LAPORAN PENELITIAN
KARAKTERISASI FlSlS LAPISAN TlPlS CdS YANG DIBUAT OENGAN CARA EVAPORASI THERMAL
rC
Dra. Djusmaini D k m a s , M.Si (Ketua Peneliti) Penelitian ini dibiayai oleh : Proyek Pengkajian dan Penelitian llmu Pengetahuan Terapan Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Nomor : 019lP21PTIDPPMILITMUDNI1998 Tanggal 20 Mei 1998 Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
INSTITUT KEGURUAN DAN ILMU PENDlDlKAN PADANG 1999
W O R A N PENELITIAN
KARAKTERISASI FISIS LAPISAN TIPIS CdS YANG DIBUAT DENGAN CARA EVAPORASI THERMAL
Oleh : Dra. Djusmaini Djamas , M.Si Dra. Festiyed, M.S Dra. Murtiani Kari
LEhfBAR IDENTITAS DAN PENGESAI-IAN IJAPORAN AICNIR IIASTI, PENELITIAN DOSEN MUDA 1. a Judul Penelitinn
: Kmalderisasi Fisis Lopisan Tipis CdS ymg Dibuat
Dengan Cwa Evaporasi Thermal.
b. Macam Penelitian c. Kategori
: Pengembangan. :
m
2. Kebia Peneliti a Narna Lengkop dan Gelalb. Jenis Kelarnin c. Pmgkat/Oolongan/NIP d. Jabatan Fungsiond e. Fnkultm/Jun~sm t: Univflnstlhkademi g. Ridar~gIlrilu ymlg Dilclili
: PembinaTk.I..b/ 130 889 746. : Lektor Kepda Madya : Pet~dd.FisiknFPMIPA ]KIP P d m g . : WP Padang. : Fisika rvlnterinl.
3. Jtunlall Tim Peneliti
: 3 ornn$
4. Lokasi Pcnclitian
: Kmnpus UI Depok.
5. Jangko Waktu Penelitian
: 10 balm.
6. Biaya yang Diperlukan
: lip. 4.500.000,-
: Dra D-jusrnaini Djmnas, M.Si. ; Perempuan.
(Empat juta lima ratus rib11 rupiah). Padang, Oktober 1998 I
Dm bjusmaini Djarnns, U S i . NIP. 130 889 716 ,
w
KARAKTERISASI PISIS LAPISAN TIPIS CdS YANG
DIBUAT DENGAN CARA EVAPORASI THERMAL ( Djusmaini Djamas, Festiyed, Murtiani Kari;
1998,
halaman).
Salah satu usaha untuk mengatasi keterbatasan m b e r energi dewma ini adalah dengan cara memanfaatkan surnber energi surya Pemanfaatan energi surya dapat dilakukan dengan cara mengubahnya menjadi energi panas atau langsung menjadi energi listrik dengan menggunakan sel fotovoltaik (sel surya). Sel surya merupakan bahan semikonduktor yang mempunyai sambungan p-n (p-n junction). Bahan sel surya yang masih banyak dipakni sampai sekarnng adalah silikon y m g memiliki efisiensi 13,2 %. Silikon memiliki koefisien absorpsi lebih rendah dibandingkan dengan bahan lain misalnya CuInSe2 dan CdS. CdS dapat dikombinasikan dengan CuInSe2. Direncanakan akan dibuat divais gel surya CdS yang dikombinasikan dengan CuInSe2. Untuk itu sebelum dilakukan fabri~ation~perlu diketahui karakteristik masing-masing compound. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat optik dan listrik dari compound CdS, sehingga apabila dikombinasikan nanti dengan compound CuInSe2 akan diperoleh sel surya seperti yang diharapkan. Lapisan tipis CdS yang dideposisi diatas substrat kaca
(n
=
1,51) dengan
temperarur substra! 200 C ,222 O C dan 250 " C dan variasi ketebalan antara ( 0,51-1,O)
pm dibuat menggunakan Metode PVD ( Physical Vaporation Deposition). Selanjutnya pada lapisan tipis CdS dilakukan pengukuran sifat optik dan listriknya Sifat optik meliputi penentuan indeks bias, koefisien absorpsi, energi gap dan strukhrr lapisan tipis CdS. Untuk mengetahui sifat optiknya digunakan alat W-VIS-NIR spektrofotometri type Cary 2415 dan X-Ray DiEaktometer XD- 610 Shimadsu Japan. Pengukuran transmittansi dan reflektansi dilakukan pada daerah 400n.m-800m Dari nilai-nilai transmittansi
yang
diporoleh dan menggunakan pendekatan R.Swanepoe1 dan memawkkan harga besaranbesaran yang diukuu kedalam program komputer diperoleh besarnya sekitar 2,2 - 3,45 ,besar koefisien absorpsi (a) sekitar energi gap sekitar ( 2,31
- 2,35)
indeks bias
(11)
(0,5 - 4,3) x 10 /cm dan
eV. Sedangkan dengan XRD diperoleh bahwa puncak
diffraksi yang pnling k ~ a tlnri t kclinln snmpcl ynihl pnda
d
= ( 3,37-3,39
) A" ,memiliki
orientnsi bidmg (002) dm konstantn. kisi sekitar a= 4,132 A' dnri c= 6,77 A"
serta
struktur la-istal addah hexagonal ( Wu~zile). Unluk sifat listriknya, hasil pengukuran rnenunjukkan besarnya resistivitas listrik Cp ) lapisan tipis CdS pada temperatur kamar
adalah sekitar ( 0,81-6,S) x 10 '0 crn. Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Pcndidikan Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Kegurum Dan Ilmu Pendidikan Padong.
SUMMARY TEE PHYSICAL CHARAC?lllRISTIC OF THE THIN FILM CdS WEIGH IS MADE
BY THERMAL EVAPORATlON
halaman )
(Djusmaini Djamas, Festiyed, Murtiani Kari ; 1998,
One way to overcome the limited source of energy today is to use the light energy. Using the light energy can be done by changing the heat energy or directly use as electric energy by using the solar cell. The solar cell is the cell to form semiconductor material which have p-n junction. The solar cell material, is still used today is silicon which has eficiency 13.2 %. Silicon has coefisient absorption lower than that of CuInSe2 and CdS. The CdS can be combined with CuInSe2 to make device solar coll. Boforo fabrication, it is neeclecl to chrlrcterize each compound . The purpose of this regenrch is to know the optic and electric properties fiom CdS, and it is combination with compound CuInSe2 Lo get the expected solw cell. The sample of the thin film of CdS is deposited on glass substrate (n=1,51) at substrate temperature 200 " C ,222 " C and 250 OC and the thickness of variation between (0,51-1,O) p are made by PVD ( Physical Vaporation Deposition). Then the optical and electrical properties of that CdS are measured. The optical properties are refiaction indexs, absorption coeficient, structure and gap energy. The optics properties are measured by W-VIS-MR Spektrofotometric type Cary 2415 and X-RayDifi-action (XRD) XD-610
Shimndsu Japan. Transmittance and reflectance are measured at 400 nm-800 nm.From the value of this transmittance and R.Swanepoe1 approaching then calculation on computer program obtained refiaction indexs (n) of 2,2-3,45, absorption coefficient (a) (0,5 4,3) x 10
/cm and band gap energy ( 2,31
- 2,35
) eV. XRD showed the strongest
fiaction fi-om the five samples at d = (3,37 - 3,39 ) A" and lattice constant nt
, preferensid orientation at (002)
a = 4,132 A" and c = 6,77AO. CdS have a hexagonal structure
( W~uzite). The electrical properties of CdS, showed the electrical resistivity (p ) at
'
room temperature at (0,81 - 6,5 ) x 10 !2 cm.
Kegintru~p?nelitis\n menlpni:nn bnainn (lnl-i dmmln pc~.g~auml ljn,q!i, di snnlping ~~cntliclilcn~l tl:m yengnbdi:ui Itepntl:r hl:~sym-:~l{nl. Kcgiul:ul pzncIi[im~ini l~arustlil&son:~l:a~~ olc11IF;F Padang y;u~gdikcrjnknn olc11slaf akatlc~nikwlyut1;tlanl rm&a menin&ull\.un 111u1n ~)r.rldidilcr~n, n~elrlluipeningknlnn nwti~stnf nlmdcmik, bnilr sobagrri doecn rnnupwl penoliti. . Kegi:dru~pctleliliun irli meatltrlaulg ~ ~ ? I I ~ C I I I ~ Nilrnu ) ~ ~ ser-trr I I I fcmp;lrlnya Ualw~lI~al irri, I ~ r n b l ~ gP nc t ~ e l i t iIKIP ~ i Prrdm~gbcnrsal~an~endoror~g dose11utituk t~~eldmkan pt?nelitim sebngai bngimj ymg tidak te11>jsallkrn1dnri ktsgioh mcngnjnmya, baik ymlg se.cwn Imgeung dibi nyai o leh dmn IKIP Pndm~gmruipun dmu.mdnri surnber lain ym~g relevall afm bbckerjn mnn dr.11ga11itlsfollsi terknit Old1 k w l u itu, yeni~~gkatnr~ n1u111te~~og;i. nkrltler~iik~~eneliti dnr~h a d pcnelitirrt~nyrr.di1uLirk;in scsr~nitlengm~tingltntan se~.ta. kcwcii~ljio~~ nltadtmilc penel jti.
K;ltni mellyrunbut gealbiro 11sd1ny:wg cIil:il&n~~ pelielili urltuk ~ne.~!jnwab bcrbrigni j~cr~i~lisl~lilhm~ per~didikatl,baik y;ulg 1)crsifiit ialet*aksibc~bnjyufuktor yung t n e m ~ ~ c ~ r ~ w ~ ~ l i i p.uktok kcpendidikon, p e ~ ~ g ~ ~ nmnimi s r n l bidluq stud;, otai& proses pm.5ojm.nn ddmn ltelns y a ~ saidl g sntunyn nlu~lclrldalonl knjinn ini. I-Insil penelitin11scpcrli ini jelns ~neeotnbdtwnwnsru~d r u ~pcriid~rnnailkitn lenlmlp,proses pendidiknn. Walnupl~illrasil pctrclitim ini alut~gltinmasih r n c n ~ ~ r l j ~bt?bcr.i~p;~. ~ k k ~ ~ t ~kelom:i11:111,tlrmlln onya ynkir~I I ~ I K ~ I I I ~ : I dapnl dipnlrui scbagni lxgiwi dwi upriyn p c ~ ~ i r l ~n~utu ~a~ pentndidikm m~ patiil \mlunlnyn. ICwl~imer~ghnrnpknndi lilnsn ynng nknn dntnng scmnkin brulynk pcnelitilu.1gnng Ilneilnyn tlr~l~nt I n r ~ ~ ditcrapkm u~g dnlnn~pe.ninpjr;jt:ni tlmt yeagen~bn~~gnn teori d m praktck kepenclidikan. Hnsil penelitinn ini talnh clit.clud\ olch titn pcreviu \ l ~ ~dm l l iapofiul pmelitinn Z,e.nib:~gaPenelitim~IKU)P:~d:uq,, y;nlg dilnhlrmr sc?c;u;i "blind ~*cvicwiag".Ken~udim~ tlisen~iar~rkru~ yntljz, molibidkiu~doscn fik~lltnsIKIP lh,?rl:l~lg ~lntukh!jurui discmirlusi. Mudrilln ~ d d penelilirul ~ u ~ ini bcnnnnfmt b q j pe~~gei~~brnlgru~ ilnlu pudn unnmmga dm1 peningkntnn nluh~slnfakademik I T P Pndmig. Pada kesemprdati irri kmli irlgin n;cnp,~~,ilcspkan terioiu kasil~kepada bel-bugai pilidi ymlg mcmbmh~tarlnksanm~yapcilcl i tian i ~ dtelvtru~~a , padn Proyck Peninglnrtnn Pans!itiml dan Pcngnbcliml kcpnda Mnsymknt, Disektosnt Jendel-a1 J'enclidikml Tingqi, lembnga !el-kait ym~gnlel~jndiobjck pe11e.li tian, 1.espo11denyung mcnjndi smpel penc.lili;ln, (la11ti~n PCJ.W~II Lembngn Penclili;u~K I P Padwra y a ~ telali g orcnibori n~asukar~ uritulc I)anyc.n~punmnninpo~myonclitinn ioi. Knrxi ynkin lrmpu dedikmi dnn kei-jr~nn~n ymla tcsjnlin seianln ini, pcnelitim ini tidnk &an dnpnt dist..lesnikrulsebngainimia ywlg tiill:mpksn, lc.~josatnnymig I):~jkitli diba~-q)lc;m&;UI tllenjndi lebilr bajk lngi di m%ts:!ywg ~ I ~ S I d;ifzu18. JI
Padang, Mxet 1999 I
Lembar Identitas dan Pengesallatl Ringkasan Summary Pengantar D d a r Isi
Daftw Tabel Daftar Gmnbar BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Bel akang Masalah B. Identifikasi D m Batasan Masalah C. Tujuan Penelitian D. Mctodn Penclitinn B h B II. 'ITNJAUAN PUSTAI'A A. Sifat d m Stnlktur CdS 5 B. Pendekatan R.Swmepoc1 Dalam Menentukan Sifat Optik Lnpisan Tipia G C. Sifat Optiu Semikondt~ktor 11 D. Pellenhlan Stnlkhlr Dnri Krislnl 14 E. Resistivitas Semikondtlhcor 15
BAB
m. T U J ~ A NDAN muwmr P
E N E J , ~
A. T~ijumPcnclitian B. Manfaat Penelitian I)hB
N.METODA EXPEA. Metodn Pembt~atnnSnmpel B. Metoda Pengukuran
BAB V. HASIL DAN PEMBMIASAN A. Sifat Optis Dari Lapisan Tipis CtlS B. Sifat Listrik Dari Lapisnn Tipis CdS BAB VL Y~SIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPRAN
2.1. Data Standard PDF dari CdS
15
5.1. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Besaran-Besaran Optik dan Listrik Dari
Lapisan Tipis CdS
59
viii
Ganlbar 1.1. Variasi Koefisien Absol-psi ((1.) Terhadap Energi Dnri Beberapa
Material Selr~ikonduktor 3.1. Struktur Wurzite ( Hexagonal ) Dari CdS
2.2. Sistem Absorpsi L;lpisiul Tipis Pada Substrat Transparan 2.3. Spektrum Trmsmisi Untuk Film a-Si;I.I Dengan Ketebalan 1p m
2.4. Direct Transisi Dari Elektron Dalam Semikonduktor 4.1. Bue;m Pelnbuatan Lapisan Tipis Dengan Cara Evaporasi Thermal
4.2. Diagram Skematik Dari Spektrofotometri T,JV-\IIS-NR Yang Dipergunakm~ Dalatn Experiment 4.3. Jalm Cahaya Dan B c s a Intcnsitns Dalam Pcmbuatan Baseline 4.4. Jalm Cahaya Pada Snnl Penplmrati Reilektmsi Snnlpel
-2.5. Dingram Dari X-Rny DiIXr,klomeler 4.6. Titik Penglh~ranAnls Dnn Tegnngnn T,apisnn Tipis
4.7. Penguba-UITegmgan Surnbcr- Dnn Tcgmgan Melnlui Resistmsi (Vr) 5.1. Spcklrum Trnngmisi/Rcflcktan~iUntidc Lnpigm Tipis CdS (1/200) 5.2. Spektnun Trmsmisi/Reflcklmsi Unlr~kLapisan Tipis CdS (2/200) 5.3. Spektrum Transnlisi/Reflcktansi Untuk Lapisan Tipis CdS (31200)
5.4. Spektrum Tr-nsmisi/Reflektansi Untuk Lapisan Tipis CdS (6/222) 5.5. SpeLdmn Trnsmisi/Reflektmsi Untd Lapisan Tipis CdS (2/250) 5.6. M 1 k Hubungan Antara Indek~;Bias Ilengan Panjang Gelombang Untuk
Sml~pelCdS (1/200)
-5.7. Grafik Hubungan Antara Indek~l\ias Dengan Panjang Gelombang Untuk Sarr~pelCdS (2/200)
5.8. Grafik Hubungan Antara Indeks Bias Dcngilll Pmjang Gelombmg Unlulc Sampel CdS (3/200)
5.9. W
k Hubungan Antara Indeks Bias Dengan Panjang Gelombang Untuk
Sanipel CdS (6/222)
5.10. Gratik Hubungan AntaraIndeks Bias Dengan Panjang Gelombang Untuk Sampel CdS (W250) 5.11. Grafik Hubungan AntaraKoefisien Absorpsi (a)Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (1/200) 5.12. Grafik Hubungan AntaraKoefisien Absorpsi (a) Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (2/200) 5.13. Graf~kHubungan Antara Koefisien Absorpsi ( a ) Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (3/200) 5.14. Grafik Hubungan Antara Koefisien Absorpsi ( a ) Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (6/222) 5.15. Grafik Hubungan Antara Koefisien Absorpsi ( a ) Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (2/250) 5.16. Grafik Hubwigan Antara (ahv)"2 Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (1/200) 5.17. Grafik Hubwlgan Antara (a,hv)"2 Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (21200) 5.18. Grafik Hubulgan Antara (ahv)"2 Dengan ficrgi (eV) Untuk Sampel CdS (3/200) 5.19. Grafik Hubungan Antara (&v)"2 Dengan Energi (eV) Untuk Sampel CdS (6/222) 5.20. Grafik Hubwlgan Antara (&)"2
Dengan Energi (eV)Untuk Sampel
CdS (2/250) 5.21. S p e h Hasil XRD Dari 5 Sampel CdS
A.
Latar Belakang Masalah
Salah satu usalra unhk tnengatasi keterbatasan sumber enel-gi dewasa ini adalah dengnn cara m e m d m t k a n sumber energi sutyn. Pemanfantan energi surya dapat dilak~iknndcngan cnrn nicng~~bnhnyn mcnjocli energi pnnas otnu langst~ngmenjadi energi listrik denp:m nicngp~nakanscl fotovoltaik. Sel sulya ( gel fotovoltaik) nien~pakan bahon semikotlduktor yang nicmpunyai sanibungan p-n ( p n jzinction). Semilronduktor memiliki sifat fisis seperti setlsilif terliadap temperatur, cnhayn, merlan magnet dan listrik. Inilah ym_a menyebabknn semikonduktor nienjadi s d a h satu m d e r i d terpenting d a l m bidang elcktronika dan sel surya Bahan sel surya yarg masili bmyak dipakni sampai sekarang acldali silikotr yang nieniiliki efisietisi 13,2 % ( 0,25 cn$ ). Silikori tnernpr~nyni koetisien absorpsi lcbih rendah bila (libandingknn dengan bahan lain misalnyn CuInSe2, CdS scpctdi tcrli1i:tt dalatn Gambol- 1.1. CdS dapnt dikombinasiknn dengan CulnSe2 (11. Dircncmaknn akan dibuat devais sel s l q a CdS dengnn CuInSe2, hal ini disebabkan karena C1itnSe2 odalah cotnpound yang memiliki daerah panjmg gelombang yang cukup lebar, sedwigknn CdS ~nernilikidaerah panjang gelombang yang lebill sempit, seliinga apabila ketlua ballan ini
tlibuat devais, diharapkan aka?
diperoleli sel surya yang merniliki efisiensi t i n a i . Dari Gambar 1.1 terlihat kedua bahar~ tersebut diatas tnernpunyai koefisien absorpsi yang besar yaitu lo4 /cm. Hal ini juga didukung oleh penciapal pnrm nhli pencliti yang mengatakan dalarn riset unhlk sel surya yang menghasilkan efisictisi tinmi aclnlah menggunakan bahan compound II-VI d m
compound I-III-VI[2]. Justru karena itulah CdS dipakai sebagai objek yang akan ditcliti, sebab CdS adalah merupakan salah satu dari anggota compound LT-VI dan salah satu dari
semikonduktor yang penti~ig diketahui
karakteristiknya
kwena
aka1
dikombinasikan dengan compound CuInSe2.
Garnbar 1.1. Variasi koefisien absorpsi (a)terhadap energi dari beberapa material semikonduktor [3]
B. Ideutifikasi Dan Bataran Masalah Suatu bahan / materi akan memiliki karakteristik yang berbeda- beda baik ditinjau dari sifat listrik, magnet dan sifd optiknya Dari sifat optik antara lain akan dapat dilihat
bagaimana indekrr biasnyq strukhu7lya, koefisien sempnya ,proporsi atom penyusunnya,
bagaimann reflektansi d m transmittansinya Sednngkan dari sifat listriknya &an dopat dilihai
bbagairnana konscntrasi penibawa muatan, resistivitns, fotokonduktivitas ,
tegangan Hall dan lain sebagainya Tctapi dalarn penelitian ini peneliti hanya akan membatasi pada mnsnlah Optik d m listrik saja Sifat optik yang diteliti hanya meliputi bagaimana reflektansi dan trmsmittansi, dan dari sini akan dapot diketahui besaranbesaran optik yang lain. Sedaigkati sifat lish-ik yang diteliti hanya mengenai resistiviiosnya snjn.
C. T11JnanI'melitlmn
Untuk rncrnperoleh g:lrnbarnn
tentang pcnclitian ini d a baiknya dikemukakan
bahwa t~l-jnnnumuni dari penelitinn ini addah untuk mengetaliui sifrrt optis d m sifat listrik dari lapism tipis CdS. Sifat optis yang diteliti meliputi penentuan koefisien nbsorpsi,indeks bins, enegi gap dan stnlktur lopisan tipis CdS. Dari nilai transmittansi dapat ditentukan b e s n a koefisien nl~sorpsi,indelcs bias d m energi gap
dengar1
niengym&m pendekntari R.Swmcpoe! dm stn~khir Inpisan tipis CdS dapat diketshui melalui hwil X-Ray Difluction. Sedat~gkrwsifat listrik ynnp, diteliti ~ l a l a hmengenni resistivitas listrik (p) dari lnpisnn tipis CdS
D. Metoda Penelitian Metoda penibuatan lepisan tipis CdS dalarn eksperirnen ini addah rnetode PVD ( Physical Vapour Deposition) d m co evaporasi yang merupakan salah salu cara
evapor~sidengnn rnenggunnkan evaporwi thennal. Sistem ini terdiri dari sliatu sistem
vakum, sebuah crucible ( surnber pcmmw ) sebagai tempat surnber ( source ) CdS yang
akan dideposisikan pada substrat, yang juga dilengkapi dengan sensor ~inhlkmenguhr
ketebalan yang diinginkan. Kemudian lapisan tipis yang dihnsilkan akan dikarakterisasi sifd optik dan listriknya
Penelitian tentang parameter-parameter optik dilakukan clalam daerah panjang gelombang 0,4 pm sampai 0,8 p n guna untuk mendapatknn besaran transmittansi dan reflektansi s e b q a i b g s i dari panjang gelombang (A) atau energi (E). Disamping ilu
untuk menentukm struktur dari lapisan tipis dilakukan dengan XRD, memakai target Cobalt dan Cuprum pada tegangan 30 kV dan arus 30 rnA. Selanjutnya data hosil XRD diandisa dengan cera membandingkannya
dengan datn standard
PDF ( Powder
DIflraction File ) dan ASTM. Untuk menentukan resistivitas listrik yrsitu dengan
carn
menempntkan lapisan tipis dalarn suatu rangkaian tertutup ( sccara manual ) y m g dilengkapi dengan High Voltage Power Supply ( 0,5 kV,max 2 mA), mikrovoltmeter serta sebuah resistansi 1 k Q, hal ini dilakukan karena dengan metoda four point probe harga resistivitasnya tidak terukur.
IIAB lI '1'1N.JA1 JAN I"IIJSTAKI\
A. Sifat Dan Strulrt~~r CdS
CdS bermal dari keluwga binaty compound II-VI. Bahan ini membentuk kristal dengm stnlkhlr Wurzite ( Ilexagonal ) scperti Gnmbnr 2.1, rlengnn parmneter kisi sebngni bcrikut ; n = 4,136 A" clan c
=
6.713 A" clnn daprlt bcrlransfonnosi ke Cubic sebagai
llnsil tlnri peningkntnn urli111 s~~I)slr:~l y1111cqdinmnti pada ketcbdnn 4000 A0 [4]. Disnmping it11
CtlS ntlnlrlh n~n!cri:il ynr~grncr~lilikibmtntl
grip
ymig lcbnr y a j ! ~ 2,42 ~ eV[S], sehingga
tlapnt tlig~a~nkan sebagni wiado\v I:lycr 121. Scpcr-ti pndn gnn~bnr2.2 tcrliliat b d ~ w aCdS memptinyai koefisieri RL)SOIPS~
~ckitnrLO
sebagaj bahnn dnsw scl suryn .
/an, sehingga memungkinltnn rmtuk dibr~nt
Disnmping itu bahm ini mcmpunyai efisicnsi
konversi y:mg cukup tingqi bila diba~dingkruldengan silikon ,yaitu
sebesar 5,2 %
(600 A") [ 2,6]. Unh~kscrnikond~~klor dengwtn dirc?cfEmd gap ,nilai a lebil~besar pada panjar~gpelonlb;ulg yatlg ppr~dcl< [7]. P;u!jntig gelornbar~gdibawal~500 nni diserap oleh CdS ynng rncrnp~lnyairesistivit:~~ rc~ltlnh [8]. Dis:unl)ing ihl kondisi
selnma proses
deposisi &at] bcrpcnga-ull kcpacla lopisan lipis yuig dihnsilkm , antwa lain temperatur sl~bstr:~! rncrnpunpni pfck ~~cnling lcrh:~tl:~pindcks binsnyn, nnluk tcrnperalur s~rbstmtynng besm, malta indeks bins jllgn besar
171. CdS metnpunyai melting point
pada 1750 K.
Sifit lain ymg dimilil
0
-
Garrtbar 2.1. Sb-uklur Wurzito ( hexagonal ) dari CdS [dl
n= 1
1
udara
substrat
udara
Gbr. 2.2. Sistem absorbsi lapisan lipis pada ~ubstrPltyang transparan 191
ID. Pmdekatan R-Swanepoel Dalam Menenhhn Sifat Optik Lapisan Tipis Gbr. 2.2 rnernperlihatkan scbuah lapisan tipis pada substrat transparan. Indeks bias substrat adalah S, lapisan tipis dengan ketebalan d mernpunyai indelts bias n
= n,-ik,
7
dilniula
,. i~tlali~liintlclc \)ins 1ic1 rl;m k atla1;lh lcoefisie~~exlinclion yang bisa
Ketebrllnn
Ii~pis;~n i
di~pilldiler~t~dtu~ rnelnlui perhihingan speklnrm
s
transrnisi seperti Gambar 2.3 . Dari Gambar 2.3 terlihat bahwa spektn~rntransrnisi secara kasar dapat dibagi l~le~ljncli 4 daerrll~rlbsorpsi yail~itlaerall ab~orpsi transparan a = 0, daerdl absoq)~ile~llalltlail cl;~er;ll~ al~solpsinlediriln ~ e ~ lnbsorpsi a. h a t . Freeman dan
absorption lronsporent I
6W
,
.
.
.
,
.
,
.
.
! 1
,
, , . . . . . .
700
Wavelength lnml
dapat dinyataksr~dcngan: T - T(;Z.S.n.al.n)
I
.
800
.
.
.
.
,
I
.
.
.; 700
S
Jika S diketahui, Persarnaan (2.2) dapat ditulis d a l m bentuk n (A) clan absorbmsi x (A), dimanax
adalah seperti yang didefinisikan dalarn Persamaan ( 2.5f), schingga T=T(n,x )
Pernyataan
(2.3)
pnda L m p i m C &m lebih sederhana jika k = 0, sehingga persarnaan
menjdi
D = (n- I ) ~ ( ~ - S ~ )
(2.51)
Dari Ganbar 2.3, Irnnsmisi lnnksimrun ( TM ) dan trmsmisi minimurnnya ( T, ) dnp~t
dan
Unhk analisa, T!4dan T,
sekaranp, dipandang sebagai fungsi kontinu dari panjmg
3
gelombau~g(A), dcrnikim
J I I ~ ~III~IIII( L 12
14)CIZUIY, (4 scperti clilunjul
ddarn Gambar 2.3. Unh~kl~ar-ga~)ilnjan,q~clombangtertentu,
TM berhubungan dengan T,
sebagai contoh yang dihlnjukltan parla Garnbar 2.3, Thn rnernpunyai hubungan dengan
Tm7
[YI. Kemudian melalui model spektn~lntransrnisi ynng ditunjukkan Garnbar 2.3, akan digundzan untuk rnencnh~kanindeks bias (Iz),
don koefisien absorpsi {a),Unh~kitu dipilih
p;ltln d a c r d ~ nl~sorpsi l c n ~ n l ~tl;ln i~bsorpsi medium {ad, x
Dengan ~nensubstitusikm P c r s n m n ~ i ( 2 . 5 ) kcclnlnm Perstmla,~ ( 2 . 8 ) , diperoleh
pcrs:lnlaall 1111hlkinclck I)i;ls 01)sc1);1gniI)c~.il
n = [ I d I- (?d2- S )
W
In
(2.9)
Jika senilla konstnritn clalwii Pe1-snln:l;ui(2.5) ~icrlaindeks bins(n) diketalwi,maka koefisien absol-psi lapisan lipis clapnt dil~ihlngclcngan rncnjumldd~a~ reciprocal P e r s ~ n m(2.6) dengan (2.7) seliingqa dihasi lknn :
seliingga liargax dapat ditulis dalam benhik persarnaan :
Selanjutnya
besar
koefisien absorpsi
(a) dapat
ditentukm
dengan memakai
Persarnaan: lnx d
a = --
dimaria d adalah ketebalan lapisan tipis. Untuk menghitung indeks bias substrat (S) tli daerali
trnnupruan
(a=O,x=l)
yaitu
dengan
rnem;~sukkan
Persa1n;um
(2.5a),(2.5b),(2.5~),(2.5d) dari (2.5f) ke Persnm-am (2.6) sel~inggrtdiperolel~Persmaiui
sebagrti berikut:
atau
dimma Tw adalall transmisi maksimum umh~kdaerah transparan (substrat kaca).
11
Selanjnlnya untuk rnenentukan kclcbalan lapisan tipis rlipakai persmaan dmw dari inlerferensi gelornb;uig 2nd
. :111
(2.14.)
A.
Intedercnsi maksimllm pcrtnn~nIcrjadi
padn putlcnk gclombmig pertann ,bila beda
lintasan 2 gclonibarlg atl:llal~: (2.15)
I N A =~ 2qtl
Interferensi bcrihllnya tcrjndi nl~nbiln:
(2.16)
(m +I)& = 2n,d
Dengan
melakllknn
pcnyederhannwn
Persnrnmn
(2.15)
dan
(2.16)
kemudian
mengurmgk~mynclipel-ole11pcrsanlaazi :
Dengan rncmas~lkkan kctlal arn I)ro,griun kom,ntcr
dim me1abik;ln
interpolasi, maka
diperoleli nilai ketebala~lI:~pisntllipis fii).
C. Sirat O1)tis Scmikonrlaktor.
Apabila cahaya datamg patlil sllalu scmiltonduktor makit dcan tcrjadi pcriomena optis seperli absorpsi, refleltsi darl 11-arlsnlisi.Dari efek optis ini aka11 tliperoleh informasi tentang ~ l n l l & ~pila r energi (Ian proses yang terjarli pacla elelrtron dalam sernikonduktor. Absorpai dinyntnkan derlgmi Itoefision abs011)si a penunlrian reliltif c h i inlcnsitas cahqra L
PJ 1)
fi I) yaig clitlefinisikan sebagai laju
sepmjang lintasan per-ambatamya yaitll :
Proses yang dialami elektron antara lain adalah transisi antar pita. energi, eksiton, antar sub pita energi, irnpuritas d m lainnya. Namun apabila absorpsi findamental terjadi, menyebabkan trmsisi elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Hal ini dapat diamati adanya kenaikan yang cepak pada spektrum absorijsi, sehingga dapat diketahui besarnya energi gap. Karena proses transisi hams memenuhi aturan seleksi tertentu, penaksiran
harga energi gap dari tepi absorpsi ( absorption edge ) bukan rnen~pakanproses yang diperoleh secara langsung.
Garnb:~2.4. Direct transisi dari elektron dalam semikor~duktor[lo].
Knrena momenlun~fotorl besnrnya h / . ( A adalnh panjang gelomb:mg cnhaya ) besarnya sekitar ribuan angstrom, jauh lebih kecil dibandingkan dengan momentum kisi yaitu h/a ( a adalah konstanta kisi ) sekitar beberpa angstrom, proses absorpsi foton hams memenuhi huktirn kelrekdan momentum elektron. Koefisien absorpsi a(hv) rintuk energi
13
foton tertentu adaldi scb:mtling tlcrigm pr-ohabilitas
Pg
unhlk transisi dwi tingkat energi
awal ke tingknt cnc*lgi alil~ir,scb;intli~~,q r:lclignr~r;~pntkcndtltui nwal ~z, d m aldiir
1 7 ymg ~
tcrscdia. l3esa1. Icocfisir~~ al)s:orl~sir~~cnlp:rk;~n junilall rli~riscmun lransisi y m g muiigkin
Pada tiambar 2.4 rncmpel-lil~:~llianIteaclaa11 asval dm kcada,m akhir umluk direct transisi. Dirccf.traisisi terjarli rlitcnlilka~~ olcl~energi felon dan struktre- pita energi. Relaai antara keadaan energi awal Ei ttlcngwl Iteatlaan e n c ~ g akhir i E l k a n memenuhi p e r s m a a n :
Rapat kcatlaan yans I)c~-scs~~ai;lr~ tlcn.yr~Itc;~tlni~~i rliatns nrlnlah :
1
1
1
1%
m,
mh
dimana 772, adnlah mmsa reduksi yang dirumuskan dengan :- = , + --; Besamya koefisien absorpsi lmtuk transisi langsung ( direct transition) dinyatakan dalarn bentuk Persmaan :
D. Penentuan Struktw Dari Kristal Untuk menentukm struktur dori histal CdS digunakan X-Ray Difraktomefer (XU)). Spektrum dan data hasil XRD akan diuji dengan cara membandingkannya dengan data standard PDF (Powder Diffraction File) dan ASTM. PDF berisikan irforniasi tentang orientasi bidang kristal (hkl) ~mtukhwga d (jarak bidang kristal )tertentu dan intensitas relatif yang juga tcrtentu uepetti Tabel 2.1. Dari perbanclingm ini &an dapat ditentukan orientasi bidang (hkl). Apabila dari semua data hasil XRD dapd diketzrhui orientasi bidang berdasarkan PDF CdS, berarti s m p e l yang kita uji menlpunyai struldur hexagonal (Vi+.u-zite). Selanjutnya berdasarkan harga (hkl) yang diperoleh dapat
dilakukan
15
perhilu~~gm ~)ar-rur~elcr kisi tler~gar~~ n e ~ ~ g t ~ l l ; l nmus k a r l y:mg sesuh. Dwi linsil pel-l~ilungtmilkall dipel-olrl~II;WF:~I p;~r:~rriclorkisi (n,c). Kemr~dian basil perhilurgon parameter kisi (a.c) tlihnntlin,uk:~n rlcngan parameter kisi standard gma unhlk lebih menyakinkan baliwa snrnl)cl lzpisan tipis ymp, clibual teld~sesuai dengan yang diharnpkan ( sesrlai dengar1 sourccnyi~).
TaI~cl2.1.Dala Stantjanl I'D11' ( l'nrv*derDiflraciion Kle) d i d CdS Ill)
E. Resisiivitas Scmikonduklor Sifat dasar rlwi listrilc nda1al1 rcsistivitas (p). Besaniya resistivitas men~pakan kebalikw tlari kor~tlrtkliviti~s (a)itlau ?,
-
1 - . Sebeluill s,unl)ai pada n~rnr~snr~ resistivilas 0
16
ada baiknya dibahas terlebih dahulu tentang konduktivitas. Kontluktivitas sualu bahan semikonduktor tergantung pada konsentrasi elektron atau hole serla mobilitas pembawa
muatan dan dapat dinyatakan dalarn benh~kpersarnaan : a = nep, + peph
.
(2.26)
Pada semikonduktor inh-insik konsentrasi elektron sarna dengan konsentrasi hole, jadi n=p, sehingga Persarnaan (2.26) menjadi : g = ne(il, + A )
dengan mengqnnti nilai
(2.27)
dari Persamaan (2.27), diperoleh :
Jika besaran e,m,mk, pa f i mempunyai harga Itonstan, maka diperoleh besarnya :
I'crsa~na;~~i (2.30) mc~~~l,crlill;llIcan b;dlw;r p mcnlpdcan iilngsi tl:r-i tcmperahu-. Merlruut
S;IIIIIICI
hlatlliicssc~~b;lllw;l I-cr;is~ivit;ls::II;I(II
t c r t ~ n t l rncn~l>akal ~ ponjull~lilhan dwi
rcsietivil;~~ k;~rcr~a pvng;lnll~t c ~ ~ ~ l ~ c ri1nprlrit;ls i ~ l ~ l r , d;m dcfcct., didam hcnhk mntematik tliny;it~&a~~ sebagai berikul
;
P( 77
PT - 1 ~
1-
I'~~,~~,
(2.3 1)
I~~.sitivitns karcnn pc11gnn111irnp~lritas (la11 (Icfcct dignblu1.q nlcr~jadi s o h discbut resisfivit;ls rcsidud, sehin,qqa.Pcr-sma;~n(2.3 1) llienjndi : / 7(
Ilargn. I-csistivitas ckal)r~-i~ncn.
(1;ll.i
n
rz
I ~ T-1-
~ ~ , ~ ~ ~ , f i , , ~
(2.37.)
sr1;1l11I J ~ I I I U I st.n~ikolrtl~ho~dapat d i ~ ~ k ntlengm r cara
TUJUAN DAN MMWMT PENELITIAN A. Ti~juanPenclitian Tujuan dari penelitian ini addah utituk niengetahui sifat optis dan sifat listrik dari lapisan tipis CdS. Sifht optis ymg diteliti meliputi penenluati koefisien absorl>si,itideks bias, etiegi gap dan struktur lapisan tipis CdS. Dari nilai- nilai
transmittmisi ymig
dipcrolel~ d m tr~enggur~akmipendckntan 1t.Swanepoel kcmudiwi metnmukkml I I N - ~ : ~ besaran-beswan yang diukur kedalarn program komputer, akan d:~patditentukm besun~yrl koefisien absorpsi, indeks bias dan energi gap. Sedangkan unh~kmenenhlkan sln~khalopisnn tipis CclS dapa! diketahui melalui hasil X-Kay DiDaction. Urituk niengclnhui sifat listrik dapilt dilaltukan dengan mengguwkan rangkaian yang disusun secara mantlal. Dari rn11,n)tainn ini ~lknndapat ditentukm tahnnrul dwi lupisnn lipis CtlS, (Ian rncl;il~~i pcrliitungan den-gnn rnenggunakrui persrlmnnn ( 4.6) resistivitas listrik (RI.
akan dnpnt ditentukm bcs:irnyn
Untuk jelawiya secara rinci aknn tlilrem~rlrnknnt11j11:1npenclili:~n
sebagai berikut : 1. Untuk mengetnhui besamya indeks biz. Iqisan tipis CdS. 2. Untuk mengetdiui besarnya koefisien absorpsi lapisan tipis CtlS. 3. Untuk tnengetnhui orientasi bidang kristal CdS.
4. Untult mengethui strukhlr dari lapisan tipis CdS. 5. Untuk mengetahui besarnyaresistivitas listrik kristal CdS.
R. RTanfaai Pencliiian
Derlsatl bcrliasilnv:i ~)criclitian
itli.
llasil y m g clipcroleli
tlil~at-apkm &mi dapat
\>cr.gur~a sclrngaj : 1. Input
i
para fisikaivan pang ssctla~~g memusatkm perl1:itinn drdam usdia
pengernbati_annItr-ist:11 scrniltond~tkto~-. 2. Saldl sntu altct-natif dalnm t~s:dnmcncniukmi jenis bdian sei suqla y'mg rnernpu~yai
sirat absorpsi l i t ~ f i alnla ~i !rtilr~ktlinl:~tif;lalknt~(lalam pen1bual:m divnis. 3. S I I ~k q~j iI ~ npcrlllason pctnnli~~i~:i~l tctlI:ing Fisika Material Idit~susnynnicngenai sclnput
tipis ( Ulin film) tlnlun~rri~~gka ~)cr~gct~ll~xtgnti Iltliu Pc11gcfd111~1 clm~Tcknologi. I . Salah sat11 nltcrnatif pcnrlclr;lf:ln
y;lng rl:lpat dipnkB dnlmn pencnh~mgifat optis (
irltlclts bias, k o ~ J i s i ~11l)t:o11)si ti (I:II~ clicrgi fi;y) tlnl-i Illin liltti.
Eksperinlen pada penelitian ini terdiri dari dua bagian, yaitu proses pembuatm sanlpel dart proses pengukuran sifat-sifat optik dan listiknya A. Metode Pembaatan Sampel 1. Bahan- Bilha~rdan Alat- Nal
Sampel yang digunslkan dalrun peneliitim ini adalall bahal CdS b e n ~ p akri~lol berbentuk bdiran-butirnn. S:~mpcl yang dibuat bcrupn lapisan tipis (thin Jlnz ) y,mg menempel pada sebuah substrat. Substrat yang digunakan dalam penelitian ini addah jenis gelas yang dipergunakan untuk mikroskop ( kacn preparal ), berbentulz persegi dengnrl panjmg 2,s cm, lebar 2,5 cm, dan tinggi 0,l cm. Untuk ~nendopntknnlnpivnn clcngnn daya Icvngket tinggi tlan unh~k menghinrlari
kontaminasi lapisan, perlu
dilakultan pemb~?rsihansubstrat. Lapism tipis dibuat dengal meng.gunakan Universal V a l m Coater dari Leybold
AG model Univex 450 ynng dilengkapni ciengan pompa rotnri W A C D 65 l3, pompa turbo TLXI30VEC 1000 dengan fiekuensi konventer NT 1000/1500 VH ymg rnampu memompa dengan laju 1000 Vs. Tckanan diublr dengan combivac IT 230. sebagai surnber evaporasi alat ini memakai termal Evaporator Source AS 052. 2. Proses Pemb~~atan Lapisan Tipis
Pada eksperimen ini lapisan tipis dibuat dengan cara coevaporasi thermal. Mula-mula substrat yang telah dipersiapkm hams dibersihkan tet-lebih dahulu, agar evapiran dapat rnene~npeldengan baik. Substrat dicuci denga air sabun lalu dibilas
21
clengnn air hingga bersih sctelah
it11
Itaca dirnasukltan daliun ~rltmsorlic cleaner
yang berisi air selama 10 - 15 inenit 1111trlk~nengl~ilangkanlzotoriu~dnn le~nnk serta
kotltarnir~asi lain dari pcnn1k:tannya. Kcnlrrdian srrbsrtat dianeJcat dan dikeringkiln dengm bnhm y m g lenibul
teraldlir dioleskan allzoliol lalu dikcringlzsn kembali..
Selelall sul)st1.;11 I)ennl--l)i~~l;uItcl-in,q lilltl tlilclnkku~ 1,atlir nlasker nlumalium (Ian tlitempalkan dalanl bcnjnna vac~lni.1Cernildi;ln kal~al ev;lporasi dipasang. Sarnpcl la-istal CclS yang benrpa btltiriul-bulir;m kecil (halus) climesulzkan ke dalcm crucible ( kapal evaporasi) j enis molybtlenum. Selelali semrla di cek rnaka pengosongan udara
dari bcjana vakran siap tlilala~k:~n sc.c;lra berlahap. Unluk peniakui~nm d;~larn Iilbt~ng vakum mula-rnula pernompmn udara. dilahlkan rlengan rncngcyu~:~k;l~l por~iparolari s;unp;li t e k m m udara mencapai
f
10.' nlhw kemr1di:ln ponlpa trlr-l~o tlfillitlrrpka~lIlingqn rnencapai lekanan 10" mbar -
-'
10 111h;lr. Seb:lihiyn
crlkr~pI ; I ~ I I I ~ . % rlipm~asltansaliipai f 70 " C lid ini dilakr~kan
1rn111k rncrnb;lnh~ ~ n c l c l ~ i ~ skotor;~rl-kotoran ka~~ ya~l,qnlrlekat pada tablm,q. Unhlk men~bersillkanp ~ l ~ l u k a s11bsli.;11 i~n tlilnkl~ka~~ proses Glow D1sc1zn1.g~.p:lda tekanan
' ~llbar,tlcngar~cm rne~~lastrkkmpas argon siunpai teknrlm dalm tabung rnenc;~p;li nrtlc 10 ' rnllnr. iicm~~tli:~n piringan Glow Disl~argediberi arus 10 " nit,ilr - 10
;I
s e b c s : ~55 ni.4 scllirigga Icrj adi ionisasi gas argon. Ar-go11ymg ter-ionisasi rncnumbuk subsfral. Proses ini tlapat clili11;ll patla Inbung pengintai dengan ditandai menyalanya katoda clan m o d a yang beru?;~rn;lI~inl,proses glow rlisllarge ini berlangsung kira-kirn selama _t 20 nlellil scso;~ikeirlginan kila, rnakin lama makin bnik. Setelah it11 laan gas zu-go11 ditutup
Iagi. PI-oses ~~ernl)cr-sillanini arnat diperlukan karena dapat
men$~ilangkan kotor-an-kotor;ln ten~tarna.r ~ i ~air p yang tak tlapnl dilepaskan pada
22
proses pembersihan sebelumnya Pada GZow Disharge ini, terjadi tegangan f 1000 Volt, yang mengakibatkan molekul -molekul gas Argon yang terdapat pada tabung vakum mendapat energi cukup besar untuk mcnurnbuk pwtikel-partikel pengotor ymg
d a pada permukaan substrat, seliingga partikel-partikel pengotoran itu terlepas dari substrat [l2]. Kemudian pemompaan dilanjutkan h i n g p mencapai orde 10 -5 mbar -10' mbar dan tabung didinginkan f 28,9 "C, keadaan tekanan yang cukup rendah ini diperlukan
agar tidak terjadi h~mbukan antwa molekul-molekul udara dalan tabung vakum dengan partikel-partikel dari bahan p e l v i s s a d evaporasi. Karena tumbukan yang terjadi menyebabkan hasil pelapisan yang kurang baik. Selama menunggu tekanan ini lercapai dapat dilakukal pengaturan kontrol Inficon, rneliputi ketebalan, density, tolling faktor d m lain-lain. Setelah tekman mencnpai 6 x 10' rnbar, proses evapoprasi thermal dapnt dimulai. Dengan pemberian arus dan fegangan rlimr~laidengnn anls yang kecil sarnpai
m~s yang diingi~lkansehingga energi yang dihasilkan dapat dipnakan unttlk mengubah sampel dari fast! padat menjadi fase gas. Setelah kelebalan yang diinginkan terciy~ai sumber tegangan tingqi dimatikan. Dalarn eksperimen ini dibuat lapisan tipis dengan substratnya dipimaskan masing-masing 200
" C, 222 " C dan
250
" C. Ciarnbar 4.1
rnemperlihatkal bagan pembuatan lapisan tipis dengan cam evaporasi thermal dalam nimg vakum. Jumlah fiampel yang telah dibuat untuk tiga kondisi suhu fieperti tersebut
diatas ddah 13 buah
, dengnn ketebalan berbeda-beda, masing-maqing 6 sampel
untuk suhu 200 " C, 6 sampel untuk suhu 222 " C dan 6 sarnpel untuk stlhu 250 " C. Dari 18 sampel fersebut yang akan dikarakterisasi adalah 5 sampel yaitu : 3 sampel
23
yang bersdm 200 " C, 1 (salu ) s:uil~?rlbcrsuliu 222 " C clan l(salu ) sampel bers~ilin
250 "C.
Cianibar 4.1 Ba9a11pc~nhllatanI a p i s : ~lipis ~ ~ d ~ n g a ncaril evapornsi lhcrm;il
B. Metodn Penp~kru-on I. Pcngnkuran Refleklarisi dan Transmisi Lapisan
tipis CdS
kernildian di~lkrlr dengan rnenggunakan W-VIS - NIR
Speldrophotornetri type Cay 2115 dellgan rna~gga~,&anhubungan antara persentase
refleklmsi dan pan-jang gelornbang. Terjadinya reflektansi bila ildanya p e r b e d m indeks bias diantara kedua ~netlindan makin besw perbedaan indeks bins rnakin
besar reflektansi. Sinnr-sinx yang direflektansikm
rnengha~ilkan interferensi
"
14
maksimum dan minimum. Interferensi
maksimum pertama terjadi pada puncak
gelombang pertama bila beda lintasan 2 gelombang : mA, = 2 n d
interferensi berikutnya terjadi bila : (m+ 1);2, = 2n,d
Dengan melakukan penyederhanaan persamaan diatas, aka1 diperoleh Persarnaan (2.17). Dengan memasukkan besaran-besarm yang diketahui kedalarn propam
ltompr~terdm melakikan interpolnsi, mnka diperoleh n i l i ketobalan lapisnn tipis (4). Prinsip kerjanya dapd dilihat pada Garnbar 4.2, dimana cahaya dari monokhromator yang dipanhilkan oleh chopper digunakan sebagai berkas sampel, sedangkan cahaya yang diteruskan chopper dipakai untuk berkas referensi
. Ketlua
borkas cahaya sesudah melaltli sampel dan referensi dikurnpulkan masuk ke detektor. Dan Ilasilnyn nrlnlnh pcngirnngan antnra barkns u~~rnpoldm bor1<11u ~ O ~ C I I A ~ . Scbelumnya mengadakan pengulwran, dilakukan baseline terlebih dahulu agar hasil yang didapat lebih teliti. TJntuk perngukuran reflektansi
digunakan perlengkapan
S M (Specliler
Reflectance Accessories ) yang bagian-bagiannya terdapat pada Garnbar 4.3 clm~ Gambw 4.4. Pada alat terdapat tempat untuk sampel dan untuk cermin reforensi. Pada pembuatan baseline, cahaya dengan intensitas la ( dengan panjang gelombang tertentu) datrlng dari cahaya yang masuk ke chopper menurnbuk cermin diprtnhllkan dengan intensitas lo RD. Cahaya
MD,d m
dengan intensitas I, RD menumbuk
cermin B ( MD ) dan dipantulkan dengan intensitas
L R$
menumbuk cennin MD dan dipantulkan dengan intensitas I,
yang kemudim
Rd ,kemudian
ditmgkap
25
oleli detektor. Begitu prlln berltas yimg ~i~cnurnbr~k cerrnin A, dimann intensitas y m g rnasuk ke tleleltlol- j ~ g /o(i,:. ~l
Sonlbcmyn
scrltliri mimlpu ~ n e r ~ ~ ~ ~ n scallayn ilknn
dcngm panjilng gclonlbnng clnri 3 125 nm I~ingga185 nrn. Setelah pernbuntan b a ~ ~ l ismnpel n ~ , d m cermin diletakkan pada tempatnya masingmasing, seperti yang tlih~r!jldd
ole11 cIiol)l)er deng:ln 1)n11j;1nggclornbang I.crlcnh~ rnenurnbuk cermin MD dan tlipa~~hllknn dcngiln i l ~ f c n s i l ;IJu. ~ ~ Callapa. dengal intensitas I,RD
dipmtulkm ke
ssnlwl tlengan i~i(el~sitas Iolt'DR,, kernrlcliar~dipal~tulkancerniin A yang inte~~sitnsnyn
R,'. Y a n ~akl~irnyn rlipnnl~llkan ke ccrmin Mo yang rnempunyi intensitar: 2
i,Su R,
I
rlxi rn~s111:kc dctcktol-. IIilsil nkl~il-ynng didnpalkan adalnh R,'
intensitas I , R ~ R , tlsri ~ sarnpel rlibnqi tlcngan intcnsilas I,R$
yaitu
dari referensi, :R
inilnli yang tlitcrilna tlc(cldor, clirckzun tlnlmln mcmori kornpul-er dan clitmpilk;m di Iayar, sewnkli~pcngrll
I
---Cc--
Linrasnn bcrkas pertarna Lintasan bcrkas kedua Derkas sampcl
------. Uerkai
rclcrcmi
Gambar 4.2 Diagram skematik dari Spekh-ofotometri W-VIS-NIR ymg dipergunakan dalam eksperimen 1131.
Gambas 4.3. J a l a ~ caliayn i dan bcsas intc~isitasdalam pcmbuatan baselil~c[I31
berkas rereremi
y.
f
_--------______ +---
I
o
R
~
3
k e Derdcror
_ - - - - - - -------------
\
\
I
\
1 I
\
I
\
'aKo
\\
/ 'oR,l I
+
\
\
I
I
\
2
i
I
\ f
\
\ \
' '
\
I
& Cerrnin
MD
R
Sampcl
Ganibar 4.4 Jalan cahaya pada saat pengukuran reflektansi sampel [13]
-.
70
2. Pelaksanaan XXI) I'atla Film Untuk rnenenhllian pal-arneler kisi clan orienlasi bidang dilalcukan XRD terhadnp sanlpel. Tnstnr~ncnlini
S:III,Q:I~ bct:g~n:~ ~rnlultmcnganalisa
knrnkteristik tlari ~ r ~ a kristal. hl
Cara kcrjanya atlaldl sel)ilgai bcrila~t: Gnmbiu 1.5 mcn~perlihatltarlberkas X-Ray yang merlcgerlai sarnpel (Iu-istal) clil1arnl)ur-k;u~kcseg~laarnl~,keterahlrai posisi atom pada wah I~nmhurm (lapat ~ ~ ~ c n y c b : ~ bgclolribang Iia~ yang dihmburkan berinterfcrensi secarn konstn~ktifdnn tlcstn~ldil:A~OIII-alorn dalm kr-islal menrprrltm Irrlsur ynng mernbentuk j;n-dc Ic~lcnhliu~tw-a1~1;lsing-masingbidmg. Suatu X-Ray bi tlalg tlata- tlim rncnll~~~nyi~i den,q:nl panjang gclornb;ulg Icrlcrrh~ tlikenakan pnda lu.istd cler~gan sudut O terhadap permukaan bidang B r a s ynnp berji11-ak d. Interferensi Konstn~ktifdari X-Ray ymg dihamburkan hanya akml lerjnrli ,Jikil betlii lintasmya aclalali mcmenuhi p e r s m x m : 2 t i sill 0 = t
d
(4.1)
Ciznbal. 4.5. 13ia,qr:11lldm-i ?I-Ray Difr-ddo~neter Hasi 1 d;u-i X-Ray Di G.;d:t orllclcr
irli
iltlald~ber-rlp;~spckh-un~ ya11.9 dile~~~gkapi dengmi
bebcsapn irlfol~~lasi scpc~-ti srlclr~t20 ( dcg.), intcnsitns relntif, F\YkIM (deg. ), jmak :u~twa.bidarig krist:i.l ((3 ) di1l~11 AD tl:m lain-lain. P;ld:~penelitian ini digundtan X-Rny Difiaktometer >CD-610 Sllirnath~Ja11:ln dc11p;antarget CII Ew,clan Co I& pads tcgangan generntol. 30 kV tlm
~ I I I S30
niA.
Gambar 4.6. Titik pengukuran Arus dan Tegangan Lapisan Tipis
3. Pengukuran Resistivitas Lapisan Tipis
Resistivitas dapat ditentukan dengan persamaan :
dimann : 1 = pmjang film w = lebar
d = tebal
Apabila panjctng film sama dengm lebanyn makn Persamaan (4.2) menjadi :
atau (4.3)
p = Rd
-
Berhubung karena dengan metodapour point probe yang terdqat di LSDE BPPT Serpong tidnk bisa mendeteksi resistivitm listrik dari film, maka langkah yang dilakuknn untuk mexnperoleh hwga resistivitas addah dengan cara manual yaitu
d+]-J
Film
Ganibar 4.7..Pcny11a1ran'l"eg;ln.c:in slllnber (S5) danTcgangnn melalui resistan(VR) Tegm~gansurnber dirlhlr tlcl~gnnn~ciigg~n~altan Higlz VoltagePou~erSzippIyUnit (0-5kV) dan anls niav 2 mA, sedw,qkan 11nt11knlengulalr legnngan dari tnhanan yang tliberikan (10 kQ) ~ ~ ~ e t i i amicl-ovoltmeter kai 53213. 13crtlasar-ltanIinail pcngrkurnn legango11 sunber dan tegangm yang melalui t;lllanan 10 &I,!
dapat diketdlr~ibesornya nnls yang mengaiir
Dengan memakai Pcrsarn;l:ml (4.5) talianan tlari film (ItF)dapat dihih~ngdengan cam men,qi~ra~i&anlohwlal~total clcrigari t:dl;~nnn y:liig tliberiltml (10 kR ). Dnri liarga
(RF) ini
dapat dihitumg besiunya hxga resistivitas film ( p ) dengan mcngyinakan persamaan ;
Patla Dagiiln ini
al<;111
tlil)ic;a-;tk;~i~~ ~ I - ~ ~ I I - I Inleiigen;~.i ~-IuIII~ I~;~sil penclilian dnr~
penlbahz~ilnme11,qenai siht optik
cl:iri
listi-ik rlar-i Iilpisan lipis CtlS
A. Sifat Optis D a n Lapisan 'I'ipis CtlS Sifat oplis
yaig tliselitliki tlal:~ni penelitin11
il~i
111elipr1Ii Tri~nsrnilansi,
Reflektansi, irldeks \)ins, c.rlei-gi g;11), l ) c s ~ n ~ lzoelisicn y;~ nbsorpsi (Ian stnilbur tlari lapisan tipis CtlS. U n I ~ l i j ~ l ; ~ r ; :11iw1 l ~ y ; tlil)icxskei ~ masing-innsing st4mgti beril\~lt: 1. Tluh~~n~anAntaraSpcl~in~mTransmisi/J~cflcktansi~cn~anPan~jan~Gelnmhan~
D a i 1i;tsil ~)cll,q~lkllr-;ln ~-dleldrrosi (Ian 11-ansniita~isilesll;~clop lima sarnpcl (
~ i l [ ) i ~ ; l l tipis l
('CIS ) ( ~ i ~ ) ~ ~~l( ~ iol l~l ic~l ))~l l ;ll ~gl.;~lik l j';lilg 1ll;l~~1l~~-lll;l~l1lg lll~1l~;l~~k~lll
hltblrngnn :lntwn transrni t ansi/rcllcltl;~nsi clcngan pwjnnp? gelombang. Dibawnli ini akan dil<ernrk&;ui masing-rnasi~~g :::lmpcl scl);l,qr;aib~~r.ilail : a. Sarnl~cllapisan tipis CdS (l/200)
Ganibar 5.1
I ~ ~ ~ I I U I ~ I I I~I I~I ~: )I I II II I ~ ; I;11iI I I ;11-a,g-a.likI~~;~l~srnilansi/i~c~flcM:~nsi tlengan
panjang gclornbmg ~rntuliI;ll)is;m lipis (1:d.C; (1/200). D x i garnbar ter-lihal bidlwa. rnulni panjanp. gelornl)anq 0,524 >-.
secwa tlraslis,
i11i
juri
si11111~;li (lensan O,5OSjlrn. spcltln~m trnnsmisi rnen~~nrn
~nt.i~tlrtjr~kIi;~i~ Icljntli ;~l.,sorl~si pang h a t (sll-otl,q). Sedru~gkrulnilai
r-eflektsnsinya I~a~ripilr-elatiI' ko~~sl;lr~ p:~tl;~ ~)al!jali~gclo~iibangmtsra 0,509 j lm smnpai tlengan 0,500
j.1111 , i l ~ i bcr;~i-ti; ~ t l ;scb;~pian ~ kccil
callaya. yiui,q tlitrnnsrnisikan
scbagian bcsar c1iscr:lp ole11I):111an12pisan tipis CtlS (1/200).
dan
Gambar 5.1. SpeMnlm Transmisi clm Keflektmsi 11nh1kIapisnn tipis CdS (1/200).
b. Sampel lapisan tipis CdS (2/200) Garnbar S.:! nlenr~n-jrlkkanh~lbrmngan antara speklrurn transmisiJreflektansi clengan pmjmg gelurnbana3pacla lapisan tipis CdS (2/200). Dirnan:~ pad:^ panjang gelornban
te~jarlinya absorpsi terk~lat (slrons). Sedangkan llilai
reflektansinya I~nrr~pir relatif konslan patla pa~ljnnggelornbnng anl:irii 0,511 dengm 0,500
jlm
Rampal
jun, ini berarti ada sebagian kecil cahayd yang ditransrnisikan dan
sebagim besar diserap oleh bahan lapism tipis CdS (2/200).
. .
Ciznhi. 3.2. Sp'k-~~nTrxisrnis~iian R?ilditansi untuk lapisan fipis CdS (Z/Z!?!:~:I
c. Sarnpel Lapiszn Tipis CdS (,3.:2(10)
Dari gmbar 5 . 3 terlihaf hubun
r:!.m
iun san~paidensan 0,506 m terlihat spel:trum
trarismisi rncnunln secwa drastis,
ini menunjt&km tterjadinya absorp~ipaling lx~at(strong), sedrngkm nilzi reflektz1sinya rzlatif 1;onstarl antwtra panjqg gr!ombari.; O.507 lun s:tmpai densm
ci.5i.jO
lmm. ini tlermi
ada sebqian kecil cx!!aya \rang ditrancrnisikm dm s-.bagian besar dicerap oleh S?-$m lapism tipis (3dS (,3;2!:iO).
Gariibar 5.3. Speldmm Trmsmisi d m Reflektansi dari IapisanTipis C'tlS (3/200)
d. Smpcl Lapisan 'Tipis CdS (61222) Dari garnba- 5.4 terdil~athnbun,qtan miam grafik transmisi d a refleklanfii ~ ~ tler~ga~ ~ I R I I J ; U I ~gelombmg
unhik lal>ism tipis CtlS (61222). Pada panjane gelombang nntnra
0,524 p sampa.i dengan 0,510pm terlihat ~peLIn~rn transmifii rrlenunlll dengan tnjarn, il~i
mennnjrlkkan terjadir~ya.absorpsi yang luat (sh-ong), sedangkan nilai I-eflektansinyarelalif konstar~antara paljang gelornbang 0,510 ~ r n ls:unpai dengan 0,500
jrm,
ini berarti a(la
sebagian kecil gelonibang cahaya ymg dikmsmisikan dan sebagian besar diserap oleh I~ahanlapisan tipis CdS(6/222).
I
4 133 . B B
1
4dr:: .BI:~
.',
I
5 6 ~131!1
;
6431jt::i
1i-
,Ld.y~jl
;3fifi0c11,.,
Ga~~ll)il~. 5 :1. Sl>eliIr111l1 I ' I . ~ I I I S(lit11 I I JZc.llekl:~r~si ~~S~ (181-i lapisan Tip is CtlS ((V2.22)
Gambar 5.5. Spektrwn Transrnisi dan Reflektansi dari lapism Tipis CdS (2/250)
Dari kelima grafik hubungan antara spektrum transmisi/reflektansi dengan panjang gelombang terlihat bahwa spektnim transmisi rnenurun dengan tajam pada daerah sekitar (0,520 - 0,505 ))un dan nilai reflektansi relatif konstan rata-rata pada panjang gelombang
sekitar 0.509 lun. Ini memperlihalkan bahwa absorpsi yang hiat dari lapisan tipis CtlS ii~iberada pada daerah sekitar 0,505
,A.
m
.
Hal ini menuqjukkiln bahwa pada tiaerdl
sekitw ppanjanl; gelombang 0,505 p rn t e r j d i penyerapan energi oleh elekeon untuk melakukan transisi dari pita valensi ke pita konduksi.
2. Indeks Bias Berdasmkan ,spektnun transmisi ( bagian 1) akan dilakukm perhitungan indeks bias dengan rner~ggunakanpendekatan R.Swanepoe1 sehingga tliperoleh hasil sebagai berikut :
2?
a. Tndck\:Bias Sahstrai Karl
l r l i l i i ~ ~ g ui~~tlclis ~ i s
si11)slrnl kacn
ditlmbil
d;ui
tlntn
speklru~n
tr;~~lsr~~isi/~~cflckt;i~~si s11l)s11-:1t Izi~cily;i~l,qtlil)srolcll tlari hasil eltspel-imcn dengiln rnemakai
Persammr~(2.13):
Jika 11arg;lS, TM dan T, sild:~li dil
10
dimasukkan kedalan~ P e r s m a m (2.9) (Ian (liproses dengan rnengq~nakan program kompnter, tliperoleh l~asilper11itung.m seperti pada Lampiran B1 s/cl Larnpiriu~D5.U~itiik rnengetahni intleks bias seciua Itesel~mihandari
gelomban8 yang ditampilknn rintiik
setiap lapisan tipis CdS dapat dilihat pada Cirafrlr hubungan antwa indeks bias dengan gelolrlbrulg rnasi11.q-rnasingseperti pada Gambar- 5.6 sampai dengan 5.10.
1). Indch I3ias Lajrisan Tipis CdS (1J200)
Parla gambar 5.6 terlihat bahwa padn panjang gelombang antara 0,513
jlm
sampai clengan 0,774 p,besmnya indeks bias trntlrk lapisan tipis CdS (1/200) anlwa 2,57 sampai dcngan 2,38. Ini berarti bahwa selnakin b e s x parljang gelornb2ulg lernyala indeks bias senlakin kecil. Dari ,qr&~k terlihat arlanya fluktuasi dari i~~tleks bias. I.
. . . . . . . . . . . . .
__
.
_
.......-
.................
I
Gambar 5.6. Grdk hubungan mtarahdeks Bias (n) (lensan Panjang ~;elomb,ang(h) 1in111ksampel CdS (1/200) 4
s:rrnpni dcng:ui 0.762 1.u11, h o s a ~ n y : ~irltlcl;~ bins nnhrlc lapisarl
lipis CtlS (2/200)
arlalah :111I:u-a2,dl ~:unpai tlcng:lri 2,20. T r ~ i bi?~-il~-ti 1)ahcva scrn;ikin besar panjzn~ ~clomb;lngtcniy;lla irltlcks I)i:~ssi~rri;rki~r kccil. 1)isamping ilu
tlilri
p;rnfik te~-lil~;~t adanya
flld
:::nri~aitlt~ng;ul 0.769 ~
.
I I I bcs:nr~y;~ ~ intlelcs
bias I:ll)isar~lipis CdS 3i200 tnerirIrvn dar-i
2.35 samp;~idcngati 2. 13 . Ini I)c~-:irli b:~Ii~vnscmakin bcsw pru!j:lng gelomba~lg( A )
Gambar 5.8. Grafik hubungan antara Indeks Bias (n) dengan panjang gelombang (A) untuk sampel CdS (31200)
Gambar 5.9. Grafik hubungan antara Indeks Bias (n) dengan panjang gelombang (A) untuk sampel CdS (61222)
1).
Indck? Ilias 1,apisan 'I'ipis CdS (6/222)
D:ni fi:11111)n5.3 Ic~t.Iil1;11 I ) ; I ~ I ~ ili(l~I(:: F;I bias 3.4 1
s a ~ l l l ~ CIL' a i IIS:II~
j r t n snt~il):~i (ICIIR:III
dari
I:~L*IIUIIIII
3. I 1 11lc:11,qik111il ) ~ ~ l i ~ ~ ! ; k i lhcsnt-rlyn I:~~l p:lt!jnng
dcnjimi
fajm
mrllai
dmi
gclolnbnn~tlnri 0.654
0.751 11111. T t ~ i I I \ C I I I I ) C I . I ~ I I ~ball\vn I I < N I i~~clrks bins n ~ e t i l l ~ a l t nfilngsi n
pai.ji:lll,q g c l o t ~ ~ l ~. a ~ ~ c ,
5). Indck$Bias 1,apisan l'ipis ('(IS (21250) I'ntl:, , ~ ~ I I I ~ ~5: I II -0 l ~ ~ - l i l ~I):IIIW~ :~l nulam pntljnng gclonihnng 0.651 j1n1 s g ~ n p n i tlct~p;ui0.779 J I I I I . bPs;u.l~y;lit~tlck::1)i;ls IIIIIIII( il(lS
tlnri
3.15
(2/2FO)
I I I ~ I I I I I I I I ~( I ~ I I R X I (:!~RII~
s;l~npaiclcnpat~3. 14. ltli n~ctnl)cr-lil~:~ll(;~~i pcnllnar:n ilitlcks
I ) ~ I I I I ~ ~ ~ : I ~1)rsn111ya ;III ~ ; I I I ~ : I Ifivlo1111);111(:. I~
t11111n.i
bias diila~lidcngan
44
Dari kelima
gdik
hnbungan indeks bias dengan panjang gelombang mernperlihalkan
adanyavariasi besarnya indeks bias. Besarnya indeks bias dari kelirna sampel ini berada pada rentang 2,20-3,45 rlnt-clk rentang energi antara ( 1,59- 2,4 l ) eV. Indekr; bias menlpakan fingsi dari panjang gelombang. Disini juga terlihat bahwa unhlk sampcl dengal s ~ ~ lsubstrat iu yang besar, tenlyata indeks biasnya j~rgalebill besw . Ilii tliper-kual ole11 pendapat ahli yang mengatakan bahwa suho substrat selarna deposisi memprlnyai effek penting pada indeks bias [7].
3. Koefisien Absorpsi Lapisan Tipis CdS
Koefisien absorpfii lapisari tipis CdS dapat dihitung clengan rnenggunakan Persmaan ( 2.12) sebagai berikut :
dimana d aclalah L:etebalanlapisan tipis dan
Untuk menghihmp, koefisierl ZIbsorp~i dari lapisan tipis, dapi~t clilak~kan dcngia~ menggunakan d d : ~dalarn lmpiran A 1 sarnpai dengan AS, kemudian m e r n m k k m y a kedalm persamaan (2.1 I), selanjutnya diproses dengan menggmakan program komputer, maka diperoleh hasil perhitungan koefisien absorpsi untr~ksetiap panjang gelombang ymg ditampilkan sepelti yang terdapal dalam lampiran B1 sarnpai dengar1
B5. Untr~k
mengetahui keadaim koefisien absorpsi secara. keselunihan dari panjang gelombang yang
15
tli!;lrn~~ill;;ln;~(l;ll:~li ( I C I I ~ : ~ I I I I I L ~ I I I ~ ~ I I,c.l.:~lili :I~ I~rrl)~lng;lri anlsr-a.logariI111;r u. clcrlgan energi
(cV) scb:i~:~i I)el i l z i ~ l:
a . l7nl)engan j\nlar;t liocrisicr~ i\l~sorl)si (a ) D e n ~ a n 1Sner~i .Patla Lapisarc Tipis CldS ( l/2flfl) (.i:r~i~I)ir~. 5.I
(eV)
1):1(1;1
I I I I L \ ~ I I I I ~ II I I~I I<) I~~ :I I:~I:II;II~I:II.;) II ~ I Z O ~ " S ~ C I I absorpsi (q) d e n ~ wenergi ~
I ; ~ l ) i s a ~tipi r (:'(IS (1/20o)
t l c ~ ~ ~ s kc~leb>ll;a~ ;lr~ 0.51
jrrn. Uar-i gr-afik terlil1:11
koefisicr~a11sor~)si(q) rnc~i(l;)!:~rrr11l1;ti tl:~~.icncr-gi 1.59 cV sarnpai tle~igm2.03 eV clan scI;lri~i~~lr~y;i 11;lik (IC~~,Q;III t;~ia111IIIIIIII: cnci.qi ynn,q scrrlakin besar-. Dnl;lm eksperimcn ini tlidilp~I1i:~~ kocfi~ieni i l , s o ~ ~ ,( (~1 .i) t1:u.i 0.04 .1O4/cm s;unp;l.i deng:ln 1.39.10'/cm erlcrgi 1.60 CV s;silp;li 2.11 cV. I
!
.....
.
-.. - .-
....
I
unhk
,I 6
b. Hubungan ~lnlaraKocfisicn Absorpsi (
) Dengan Encrgi Pada Lapisan
(11
Tipis CldS (2/20(1) Gambar 5.12.rnenunj11lrkan gr,af~khubungan antara koeisien absorpsi (or,) dengim
e ~ ~ e r gpada i lapisan tipis CdS (21200) clengan ketebalan 1.00 p.Dari g a f i k terliliat koefisien absorpsi
(a,) n d k untr~kenergi yang semakin b e s x y:lih~ miilai dari 0.01
.10~1cmsampai 0.51 .10~/cm untuk energi dari 1.63 eV sampai dengan 2.34 eV. Koeljsien absorpsi yang diperoleli mempunysi daerah panjang gelombang ( A) antara
0.529 p n sampaj 0.762 p.
15 4
-E
%.-
', , -..., 3
'J
+
7.5
7
;I:, 1 0.;
Garnbw 5.12. Gr:tfik hubungan antara koefisien absorpsi dengan er~ergi(eV) unfllk sampel CdS (2/200)
17
c. Hnhungan Antara Kotfisicn 11l)sorpsi(
a ) 1)cn~anEncrfi Pada 1,apisan
Tipis CrlS (31200) Cjilnlbnr 5.13. I I I L ~ I I I I I ! ~ I I I ~ ~ <,qr;tlik :I~ 1111bo11gitr1 nnlnra kocli~icni~bsol-psi ( a} dengnr~erlergi parla Inl)isar~lipis (."dS (3/300) rlengnn kctebalitn O,S1
jrm.
11ar-i grnfik
le~.lil~nl aclar~yalo~lc;llar~ ynrlg Iajnn~(181i Icoclisierl abso~psipatla energi 1,91 eV, nmrln sccara keselan~lianlerliliat ;1cli111ya~)en~n,qknl;in Iinrgn kocfisien absoqxi ~ ~ n energi h ~ k ynng sernakit~I)es:u. Dalani elisl)crin~enini tliclapafkicn besiullya koefisien absorpsi (a)dwi 0,01 1 OJ/crn san~pnitleli,9ar12,(il l0"/c111unhk cnergi 1,61 eV sarnpai 2,39 eV.
4S
d. Hubungan Antara Kocfisicn Absorpsi ( a ) Dengan Energi Pada Layisan Tipis CdS (6/222)
Gambrrr 5.14. menunjuklzan grafik hubungan antam koefisien absorpsi dengan energi pada. lapisan tipis CdS (61222) deiigan ketebalan 0,51
PI.
(a)
Dari graSik
terlihat adalya loncatan yang Lajam dari koefisien absorpsi pada energi 1,91 eV, narnttn uecara keselurullan Ierlihat arlanya peningkdan harga koefisien abfiorpui unh~kenergi yang sernakin besar. Da.lam eksperirnen ini didapatkan besarnya koefisien absorpsi ( al dari
0,28 10~/crn usrnpai dengan 4,25.10~1cm unb~kencrgi 1,645 eV uarnpai 2,389 eV. Koefisien absorpsi yang diperoleh mempunyai daerah panjang gelombang ( A)
a~tara
0,5 19 ~ u nsmnpai dengan 0,754 ~un.
Canbar 5.14. (irafik hub~mgm~itarakoefisien absorpsi ( w>) tlcngm eriergi ( eV) i ~ n h ~sanlpel k CdS (61222)
lcrlihat ntliulyn lorrci~li~~i y;~ngI;!j;lrtl
diu-i I.;OCI~S~CII :I~)SOIT)S~p;1(1a encrgi 1 $1.
eV, nanilln
secara.kescl~lnlllanterlil~at:~tla~ry:~ ~)cninglzatanIl;l~-gakoelisien absoq~siunluk cnergi yang sernakin besar. Dalani cksl)crir~rcnilli tlir-lapatkan bes2unya koefisien absorpsi ( a} dari 0
2 1O 1 c s
:
I
I
9
I 0 ' 1 1 llnlrlk crlcrgi 1,59 eV s:mipai 2,4 1 eV.
FLocIisicn :~bso~yni y:ln,q tlil)crolcl~~l~crnl)t~rlyi~i tlncrah panjnng gclornbang ( 0,5 14 jlm snrnl~:~i clen,q;lri 0,77?
~ ~ I .I I
A) antara
50
Dwi kelima Grafrlz hubumgan antara koefisien absorpsi tlengan erlergi terlihat bahwa mla-rata koefisien a b s o q j ~meningkat i dengan lambat mulai dari enel-gi 1,59 eV
drlrl
naik
dengan tajrrm pada eriergi yang semakin besx. Dari kelima sampel, koefisien absorpsi yang diperoleli beriirla dalarn rentangan (0,s-4,3 ) x 10 '/ern.
4. Rnergi Gap Scmikuncluktor Cd S Dari data pada Lampiran B1 sampai dengan B5, jika dibuat g a f i k hubungal antma hv ( energi) versus ( a hv
)2
&an diperoleh grafik ~epertiCiambar 4.16 s/d 4.20. Seperti
telah dikctahui ballwa lebw energi gap suatu material ( znt padat ) akan menenhikan ~ifat dari zat tersebut. Untuk mendapatkan besarnya energi gap dari dari eksperimen ini adalah tlengan cara membuat garis singgttng dari g d i k gambar 4.16 s/d 4.20. Untuk jelasnya berikut ini a k i tliuraikan ~~ nntuk mnsing-masing sarnpel.
a.
Encrgi Gap Untuk Scmikonduktor CdS ( 11200)
Ciambw 5.16. menunjukkan grdik hubungan antara energi ( hv) dengan
( a hv
)2
dwi semikonduktor CdS (1/200) pada temperatur substrat 200 " C dengan kctebaliu~ 0,5 1 pm. Dari Ciarr~bar4.16 terlihat grafik berbentuk parabola
. Dengan cara membunt
garis singgung dari grzlfik parabola ini akan diperoleh b e s m y a energi gap yaitu titik perpotongan antara garis sinagung dengan sumbi~horizontal ( energi). Ternyata didapat besamya energi gap unhrk siunpel CdS (1/200) ini a d a l h 2,35 eV.
Ganibar 5.16. Grafik hubungan antarn ( a hv )2 dengan energi (hv)untuk snnlpel C
Gambar 5.1 7. Grafik hubungan anta1.a ( a kv CdS (21200)
)2
dengall energi ( 1 ~untuk ) sanipel
-
<-
,,
I). Enerd Gap Unh~kScmikondllktor CdS ( 21200 ) G m b a r 5.17 menunjukkan grnfik Inbungan antwa energi ( Irv) dengan ( a hv )' dari semikonthktor CclS (2/200) patla ternperatur substrat 200 " C dengan ketebalan 1.0 j.un. Dari garnbar 5.17 lerlihat gafik berber~h~k parabola . Dengar1 cam rnembuat gilris singyng dari gralik parabola ini alcan diperoleh besarnya energi gap yaitu titik perpotongan antara gal-is singg~rngdengan sumbu horizontal ( energi). Tcrnyala diclal):~l besarnya energi gap 11nl11ksampel CtlS (2/200) ini atlala112,31 cV.
c. Energi Gap Untuk Semikondllktor CdS (31200 )
G m b a r 5.18 menwjr~kkangrafik h~tbunganantara energi ( hs) dengan ( a hv )' tla-i semikontluktor CdS (3/200) pacla tcmperatur substrat 200 " C dengan ketcbalan 0.51 jtm. Dari Cian~bar5.18 tcrliha! graf~kberbenh~k~)arabola. Dcngni cara rnernt)iiat
garis sin,ggung dwi g d i k parabola ini nknn diperoleh I>es<myacrlcrgi gap yailu titil< pelpotongan antwa. garis singamg dengnn silmbu horizontal ( energi). Ternyata did;lp;~t b e s m y a energi gip unhlk sampel CdS (3/200) ini aclaldi 2,32 eV.
d. Rnergi Gap 1Jnl11kSemikondnklor CdS (61222 )
Gambar 5.19 menunjukkan grafik hubungan antara energi ( h v ) dengan ( a hv )' dari semikonduktor ((::CIS(6'222) p d a temperatur substrat 222 0,51 pm. Dari Ganlbar 5.19 terlihat graiik berbentuk parabola
O
((::
dengan ketebalan
. Pcngcul ccva mcmbl~ilt
garis singqlng clari grafik paritbola ini akan cliperoleh besarnya energi gap yaih~tit~k perpotongan antara garis sing~grlngdengan surnba horizontal ( cnergi). Ternyata tlidapat besrar-yaenergi gay. 11nl11ksampel CdS (6/222) ini adalah 2,33 eV.
Gallibas 5.18. Grnfik Iiohungan sstnsn ( a hv )' dargan energi ( I T ~uotuk ) sampel CdS (31200)
Gambar 5.19. Grafik l~ubunge~i aotara ( u Ilv )2 dctlgan eilergi (hv) untuk sampel CdS (61222)
51
e.
Energi Gap Unhlk Scmikonduktor CdS ( 21250 )
Grunbar 5.20 menlmjukkan gnfik Ilubungan arltwa enersi ( hv) dengan ( a hv )'
dari semikonduktos CdS (21250) pada temperatur substrat 250 " C densan ketebalan 0,51 prn. Dari Gambar 5.20 terlihat grafik berbenhrk parabola. . Dengan cam menibuat gmis singgung dari g d i k parabola ini akan diperoleh b e s m y a energi gap yaitu titik perpotongan antara. garis singgung dewan sumbu horizontal ( energi). Ternyata diclapat b e s m y a energi gal) unh~ksampel CdS (2/250) ini aclalah 2,35 eV.
Garnhrv 5.20. Grafik hubuugan antara ( a hv )2 dengan enel-gi (hv) rlnhlk swnpel CdS (21250)
(hv) tet-lihat bahvra besnmya energi gap yang diperoleh odalah tlalam rentang antara (2,31-2,35) eV., ini adalah matu h q a yong mendekati harga Eg ymg terdapot dalan literatur yaitu 2,42 eV [7], n m u n d a sedikit perbedaan. Perbedaan ini kemungkinan
tlisebabkar~ole11 faldor-
I i ~ i r l yai111
:
~ l i l i ~en~r;lji i gzp
(Eg) (lit~injl~kkiln ole11 kehndiran
2)
.n.l.
td..l
Omnbar 5.21. S p e k h hasil XRD dari 5 sampel CdS
57
Jler(l;~snr-Iansl)clitn~~ll tlil)~.r.olcllirlIi)n~~:~si tcnt;alg surl~lt2 0, jm-dt anla-a bitlang B r a g ((1). inle11si1a.r:1-cl;ltif. IWI IPcl (I:III I I ~ C I ~ I I I 4: I I ~
(222)
(
(lari scl i:lp
C
2
i
I~ S 0
:
I
I
)
-lain ~lnllllcscliap sampel. Snnlpel c"'rlS (1/200)
I
~
I
I
( ( 1(
I I
~ I I ~ I C ; I sl~cklii ~< 1111
Iilill
tlilah~knrl~)c~.llilllne;a~ ~);ir;alletcr-I:isi
' 1 1 5, I
I.ccrl(~rll0
I
2
I
5I p111lci11:, CtlS (3/200) tlcn.q;u~5 pi1nc;d:. 1
1
1 l p ~ - : ~ l : l ~ i ~Y I I ( I I I I
I
I I I
rIi:;et):il)kar~ ~ ~ I . ~ > I I itI0111 :I c l 1 n 1 1 I1
I
I
I
I
I:i~.@i>[
dapal
) y1111,yclipi~rolel~ (i;l~-i p c r I ~ i l ~ . ~ n g u ~
(cz,(:
Icl-(l:~l)al(1;lIam P1lF lcnlynt ;l Iinrgn. pal-mieter kisi
.
S ~ I I I I ( I I I I ~ I I ~ ~ x ; I , ~ ~ I (I \; V I ~ I I I . ~ .)~ ~(I;III L * I;II)I::;~II
yi1iI11(O02), (I:III :;II(III!
i11i
ITasil p c l ~ y ~ i i a n(Inn ~.)rr.i~itutl.~wi dapat
(
( c ) e r n : sckililr II;IJ-~:I a.c ::l:1~1(1;l1-(1
.YqnQ.. S;IIII:I
f!
s;tl 10.
Y:III,Q
r2crclas:e-l;;1~l 1';ll)cl 5 . 1 r I i 1 1 1 t
I I C . 13t~rtlasa~-k;in Iliu'gd
(1;X;I). Sclanjill~lya diu-i Ili~r
D;II-~ II;II-.~;I ( / i L - / ) (I:III II:II.~;I ~ ) ; I I - ~ I I I I ~ . ~ I ~kisi ~Iselcl;111 tli~l_lik;lri tlcn_aarl II;II.?:I
1
(li111iIi;111 ( I P I I ~ ~ I I(IaIn sla~~(lar(l P1lF s c p ~ ri l'I'al~el 2. I,
~I.::III
glna 11111u1:mc~nl)crolcl~ or-icr~l;tsi l)i(l:llt:c.:
l i ~ i l ~ i Ir l
I
I~crarli bnlrwn s;unl)cl t;ldi nlcmpunyai
lipis yn11,q ~lis~lirliki i ~ t l ; ~ lsenyawa. d~ CrIS.
I I
I
illi
I
I ~
I
I
s :I ~ i e I~ n i l i l i orit~ltnsibidallg
2 0 I I I I I I I I ~ 3 (tig;~) S : U I I ~ C I IIC?I-IEXII;I yili(11 26.3 d ~ r i ~ ~ j a t 0
:
:
30.7 tlcl-:!ial. P c l b c t l ; ~ :sutlllt ~~ 20
I
ini
!;1113 (lil);~li:~i l ) c ~ l ) ~ ( l f i s, c l ~ i r i ~ fri~~i r ~ i ~ l ~ n s~i ~l lI~I nJ ~~ ~I
I 1 1 1i
(
I
I
I
:
I
A
=
1,5405 11"
tl;111
(31 Fw. dcnsnn
/1 = 1 ,78Xi) A" .
I'>itl:~s;~rli~~~~ I~iIsil~ ) ~ ~ ~ y ! i i clcrrg:~~~ ;rr~ tlaln sli~rl(l;u-tlJ'JIl.' (I:III per.l~il~r~igal~ pars~nelrr kisi tl:tl)id
( ( l i ~ i r r l ~ ) ~ r l l i ; O;IIIW;I ~rl
S ; I I I I ~ )_~J ~~; I I I , ~tlisc1itlil;i
(Wurzite) , orier1t:lsi I)itl;~nr! , ~ (002) . CtlS.
i l i ~ r lI:q)is;ln
rrle~lliliki sln~l;lrl~-I~exagon;l!
lipis yang tlisclicliki nlcn~pakansenyacva
I , ~
5S
1). Sifat Listrik Dan Lapisan Tipis CdS
Si fat listrik yang diteliti haiyalal~mengenai resistivitas (g$. Seperli ywip, teldi diungkapkan terdahulu bahwa p e n g h l r m sifat lish-ik tlilak~~kiui secara manual, iintuk ilu pertmn-lama dilakrlknn pengtik~s-anrcsistansi lerliadap ke l irrla s;lrnpel peneliliiu~cl;ln se lanjutnya dilakuk:~n perliitr~nganresistivit as dengan mengynakan Persnmaan (4.5) maka diperoleh hasil sepe~tiTabel 5.1 kolom
.
11. Dari tabel 5.1 tel-lihat bahwa
resistivitas dari Iapisan tipis CdS memiliki hru-ga d a l m orde 10 j, yaih~ririh~kketebalan nntmlra 0,31 A" -1,0 pm diperoleh besarnya resistivitas listrik ( p ) adalah imlxa (0,81 6,49 ) 10
C2 crn
. ini rnernperlihntknn suahl harga resistivita~yang clibip kecil hila
clibzu~clingkandengan harga resistivitas l~asilpenelitian y a ~ gyang mengatakan ballwa resistivitns listrik Ctl S pada temperaha- kamnr lehih besar dari pada 10 (2 crn [8]. Berdnswkan Ilawil per-liitungxl ymg telah clilnh~kan terharli~p sernrlti besi~r.iil~I)esnrxn optik dan lislrik tlari Iapisan tipis CdS yarlg ditelili, rni~kxberikllt ini nkar~ diranglnlm semua hasil perhihmgan tersebi~tscpcrti tertera parla T a b ~ 5.1. ~l
. '
.. I
.,C *
Tnbel
5.1.
Reknpitr~lnsiII:~sil Perliitungan Rcsaran-llesaran Optilc dnn Listl-ik Dari Lapisan Tipis CdS
Nama
Tcbal
Indcks
Tlnc~gi
satiil~cl
(11111)
hi;ls (11)
(;:III
I
(cV) II>SOI pi (CL) (clcg) .i
1
2
CdS 11200 0,51
CdS 21200 1,00
CtlS 31200 0.5 1
3
/I
2,38-2,57 2.35
2,20-2.4 1 2.3 1
2,33-2.36 2.32
d
( hkl ) Paramctcr kisi
p
a (Ao ) c (A0) xl O ' R C ~
(A")
10'' 1~111 5
0.04-1,79
0,Ol-0.51
0,0 1-2.0 1
-
6
7
8
9
10
11
6,74
1,24
26,414 3,3713
(002) 4,109
54,595 1,6796
(004) 4,094 6,72
87,002 1 ,I 190
(302) 4,109 6,74
75.296 1.2610
(105) 4.109 6.74
26,306 3,3850
(002) 4,132 6,77
54,486 1,6826
(004) 4,108 $73
75,405 1,2595
(105) 4,l 1
47,550 1,9106
(103) 4,136 6,78
87.002 1 , I 190
(302) 4,l 1
26,198 3,3987
(002) 4,14 1 6,797
54,378 1.6857
(004) 4,108 6,74
75,188 1,2626
(105) 4,l 13 6,75
47,441 1,9147
(103) 4,139 6,795
86,894 1,1201
(302)4,113 6,75
6,50
6,73
6.73 0,81
-
CdS 61222 0,5 1
CtIS 21250 0,51
3,3 1-3,4 1 2.33
3.14-3.45 2.35
0,23-4.25
0.1 8-3.49
30,733 3,3754
(002)
6,751
64,341 1,6799 (004)
6,72
30,674 3,3817 (002)
6,763
0,88
0,93
I
J ~ ~ ~ I Y I ~ I K I ~ IlG~I aI Is i l - l ~ ; ~pe1101ilit111, ~il p e r l ~ i t . ~ ~ iI:m r ~ ~ ;PuC~ ? I ~ I ~ ~ I(;I Ii ~Sl ~~i U l(1iIii1-ik l I, I t c s i n ~ p ~se1)ag;l.i ~ l i ~ ~ beribrt ~ : 1. Unluk panjmg gclornbang ( A ) ant;na. 0,506
IL
rn ~ / t l0,77
11. m
tlil)crolel~indcks bii~:;
~nnlcri:~lCtlS scliiliu- 2,2 s/d 3,15. I-Jiisil ini bcrbetla dengan lilerall~ryailu nnt;i~-:i
2,5-2,56. Perbeciaan ini discbbltan anlarn 1n.in oleh pendckatan yang tlipaki~it l d i u i i meilg,hihing Ilargi~12 d x i sarnpel 2. Didapatkan hwga lioefisien absoipsi (a ) seldtar (0,51-4,25 ) x 10
' Icm. Pada
umumnya koefisien absorpsi dari 5 sarnpel tersebut naik secara. drastis pada daerdl cahaya fampak ( energi tlialas 2,14 eV) yang rnernbtrklikm lerjailinya absorpsi optis tltu-i
semikontlnklor CtlS.
3. Desa- energi gap dari semikondoktor CclS antara 2,31 eV s/tl 2,35 eV. Hasil ini
bcrbeda tlengan literatur yaih~ 2,12 cV. Tcrjarlinya perbediliul ini Itemungkinan disebabkar~oleh mekalisme-rnekanisrr~elain
tliui
komposisi dari satrlpel yang lerjncli
selan~nproses e~rnporasi. 4. Sernikontlddor CdS memiliki struldur hexagonal ( Wurzite ) den!:;ln orientasi bidang (002) clan paranletel- kisi n.= (4,108 - 4,141 )A0 clan c = (6,72 - 6,797 ) A" . Harga rata- rata parmeler kisi ini mentlekati s a n a tlengan yang tel-d;~patdalmn literahnyaihl a.= 4,136 ,I0 tlim c = 6,713 11" .
'
3. Marga resistivilas list[-ik lapisan lipis CdS a~liilsl~ mtara ( 0,81- 6,499 ) x 1 0 R
CIII.
~ ~ . ( ~ ' ~ I ~ I I I s c c I ;i11(1 ~ I ~ I hI c~ l , l , . I ~ ~ ~ ; ~ 7'1~111 i - l ~ :I:o/:u' ~ ~ i l ~F;it)~ ~ y . 24 7, 3-7, (I t)Of,l). S.
~ : I I I ~ I ~ I Z ~ I IS. \ ~ ~ SIII~)III;III~, I, 'l'.Nisl~iO ,
T i ~ - l / / / ; ~ Qi;!clsI al @f?:I!L; I J ~ Z; ~ ?-II~~~L?J~GI.
r'/.';:i?c'.0,.ra1):111 .( I ?%).
A . l l ; ~ r s o ~Soci);li-c!io, ~o 'I'l~c:sisI>ocloit l i Univc?r.sitss Mor~ll)cllicrII, T ' I - ~ I I c ~ , ( 1 993). Leorl 1.h4:risal ;m(l Rrin:~r-tlC;l;u~,q. iic:;?dHc.wX- qf TJI:JJ FiZiln~Tcclz~:oleg)),Mc.Graw
I lill
NLYVYo1.1<,( 1990).
(;OIIII)~III~,
SI~IIIII:III , 1 lolo~ly;~k. \Yo1 1;:.
I'l,i.sic,rrl 1'1.c11s , i . f i c s s ~!/'::~~rrticc?,llrc*ft PI-.r, I'~.cr~licc -I I;III
Inlcr-t~;ilio~~i~l 111c, 1 JSA, ( 1980). (~),h'~;l(!~'~llll,~, L.k~f(;11:
(:
.;I
,r/(
'tT.':
(:I:(:
1i * ( . ' / ) I ; , l/(>,.f!L\!
~ ~ ~ l ? ~ l ~~ ;:1 '~ ~ ? 1?11 .l~ ~E~ ff?1~ ?7~ l?!i2t~ f ~ ~
o u ~11.1i /.' C'I ~ ~ ~ ? j 1 t 11. ~Ai~) /I~I (/ ,~ O I I .
hlillor~C)Ilr.ir~g,' T / / t - A~.ic.i~c~/.i(~/ ;:c.:t--r:c.(..\-
i ? f ' I / % iPi'lnz. ~ ~ c2c;1tlclnic 1'1-css JIIC, Condorl,
(1992). y : ~ s ~ ~ .J'C)IIIII;I. l ~ i ~ - oh'. 1 I;II;III;I~:;I. 13.h,f. b.,!o~-c, ~'I-(;I:.V(~I,:!I~I) OI?
E!(:I:~TL)I: Dcviccs 40.
-34 5-.3(19. ( I 0?3).
11. S t v a ~ ~ ~ ~i~'h\.!:<.:h:. ~ ~ o c l .i ' ~ ~ s ! r ~ ~10: i ~ I'I-~IIII;(I ~ ; ~ ~ ~111 ~ GI-eal ~i. l3rili1ir1>( I 983 ). P:IJI~
),/;L~:~I-II..Y, I jovcr-
J'11l)l ic:~li or^, New YOI-k,(19'71).
13. Vnritu~Tecl~lson,Ope,-ation hcfamz~al,Mulgave, Victoria, (1487). 14. J. M.Dona, J. IIerrcro, Thin S'olici
Fil/u 268, 5-12, (1995).
15. O.J).Ay:lyi, O.J<.Osunlola, Thin Solid (7ilr71 248, 57-62,( 1904). 16. L.P.Deslmndd1 , S.Ci. Holiltalti, hjafcrial G'lzernistry and Pl~.vJcics 39,278-283.
(1995).
17. Clillily, Elemen! qf',ki-Rrr_v DUJrtrctiov, Atltlison Wesley Publishing Company Inc, Philippines, (1978).
I,a~~ipirnn A Hnsil Pcngukurari Transmittansi Maksimum dan
Minir~iulnUntuk Pnrljnng Gelombang Tertcntu
CdS 1.'200 Ketebalan lapi:.m tipis ( d j : 5120 urn lndeks bids substrat ( S ! : 1.51 No.
Lambda
Trn (36)
No.
Lambda ( um 1 0.7284
0.7339 0.7394 0.7435 0.7490 0.7559 0.7587 0 -764.2 0.7697 0.7735 0.7779
Page 1
o o p o o o p o o o o p o o o o o p o p p
- - .-.
odOaoOOOOOOOOOOOoOOOo0 'in 'in 'in i L k-4 L-r L, 5 ' 3 C.3 P C.3
& b ~ b m m m & b ~ m m a ~ m & o ~ a ' m o o 'm m' m a'a-&I 'm b b bi & b & Ll LY 'm Ll rn L l u i by L l ul m L l P P P L? m L l vl L l Ll L l A a C- C V v V v L-1 0 N m CC.)t.3 C
Cj
~
)
i
~ > C O C 0 5 - P ~ P - 4 + 4 - ~ i A 4 - - - 4 4 iZ ij 0 C,> CQ 0 3 0 3 C) C.3 G> C'3 G, C.3 03 CI C3 G C . 2 C.3 CO
0
~
+
~
~
~
p o 0 0 O
0 o 0 0 O
o b 0 0 O
o b 0 0 O
o b 0 0 O
L
C 3 C.3 V W U G )
~
1
0 ~ 0 ~ 3 i n ~ i c ~ ~ - o CCI V G, C3 G) C-3 V CA (2 6 3 O V N PJ U N
o o 0 0 O
o b 6 0 O
o b 0 0 O
o o o o p o o o , ~ p o p p p o o o o o o o o o o o o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O O O O O U O O O U O O 0 0
u
r
~
+
u
-
G
l
Lampiran A 3
CdS 3;200 Ketebalan lapisan tipis (d):0.5 1171
lndeks bias substrat (S):1.51 No. Lambda l?vl(%) Tm (%:
No. Lambda
(urn) 1 2
3 4
5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 IS 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
0.5138 0.5190 0.5239 0.5253 0.5340 0.5359 0.5432 0.5490 0.5539 0.5553 0.5640 0.5659 0.5738 0.5790 0.5339 0.5555 0.5940 0.5929 0.6033 0.6090 0.6139 0.6188 0.6240 0.62Z9 0.6333 0.6390 0.6439 0.8428 0.6540 0.6589 0.6638 0.6690 0.6739 0.6733 0.6840 0.6389 0.6933 0.6990 0.7039 0.7088
(urn)
0.1614 0.2614 0.3702 0.4814 0.5614 0.6526 0.7093 0.7526 0.7789 0.7958 0.8175 0.8263 0.8346 0.8452 0.8614 0.5658 0.8702 0.8788 0.8218 0.8533 0.8577 0.8695 0.8903 0.8936 0.8965 0.3932 0.3991 0.901S 0.903!; 0.9044 0.9053 0.007C1 0.90% 0.0096 0.9105 0.8114 0.91 13 0.0123 0.9123 0.8132
0.1438 0.2351 0.3088 0.3789 0.4175 0.4702 0.5023 0.5395 0.5614 0.5739 0.5912 0.6000 0.6044 0.6132 0.6175 0.6218 0.6263 0.8307 0.6321 0.6351 0.6305 0.6377 0.6381 0.6385 0.6403 0.6409 0.6321 0.6420 0.6435 0.6473 0.6474 0.6491 0.6496 0.6499 0.6509 0.6517 0.6526 0.6535 0.6543 0.8561
41 0.7140 42 0.7189 43 0.7233 44 0.7290 45 . 0.7335 46 0.7338 47 0.7440 48 0.7439 49 0.7533 50 0.7590 51 0.7639 52 0.7633 53 0.7740
Page 1
CdS 6 2 2 2 Kelebalan lapisan lipis ((1): 0.5 125 lndeks bias substrat is) : 1.51
No.
unl
No.
Lambda (urn) 0.7140 0.7184
0.7239 0.7290 0.7334 0.7329 0.7440
0.7433 0.7539 0.7580
Payc 1
CDS250
Larnpiran A 5
CdS 2/250 Ketebalan lapisan tipis (d) : 0.5094 lndeks bias substrat (S) : 1.51
Lambda (urn) 0.5039 0.5137 0.5190 0.5239 0.5237 0.5340 0.5339 0.5437 0.5490 0.5539 0.5537 0.5640 0.5689 0.5737 0.5790 0.5839 0.5837 0.5940 0.5939 0.6037 0.6090 0.6139 0.6187 0.6246 0.6289 0.8337 0.6390 0.6438 0.6487 0.6540 0.6539 0.6637 0.6690 0.8738 0.6787 0.6340 0.6889 0.6937 0.6990 0.7039
urn
No.
Lambda
(urn> 41 42 43 44 . 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
Page 1
0.7037 0.7140 0.7139 0.7237 0.7290 0.7339 0.7387 0.7440 0.7429 0.7537 0.7590 0.7638 0.7687 0.7740 0.7789 0.7537
Lampiran B.1 Hasil Perhitlingan lndeks Bias dan Koeflsien Absorpsi rlnluk CdS 1.!200 '
No. Lambda
t
)
E = hv (cV1
Indcks alp x hv (hv )n3/2 (alpx hvp2 alpha Bias (4
Page 1
No. Lambda ( um )
lndcks alp x IIV Oias (n)
(hv)"3i2 ( , a l p x h ~ ) ~ 2 alpha
Lampiran 8.2 Hasil Perhitungan lndeks Bias d a n Koelisien Absorpsi untuk CdS 2/200
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26
27 28 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
lambda ( lm-l)
0.5288 0.5335 0.5359 0.5433 0.5485 0.5544 0.5593 0.5624 0.5691 0.5741 0.5790 0.5839 0.5876 0.5801 0.5950 0.6024 0.6085 0.6147 0.6196 0.6245 0.6270 0.6343 0.8380 0.6442 0.6491 0.6528 0.6552 0.6639 0.8683 0.6748 0.6811 0.6835 0.6885 0.6934 0.6995 0.7044 0.7084 0.7131 0.7180 0.7217 0.7272 0.7327
0.7389 0.7433
lndeks alp x hv Bias(n)
alpha
2.2014 2.2793 2.3535 2.3849 2.4123 2 3936 2.3CS7 2.3756 2.39 14 2.3794 2.3670 2.3675 2.3654 2.3502 23444 2.3386 2.3449 2.3449 2.351 2 2.3454 2.3515 2.3458 2.3341 2.3341 2.3225 2.3225 2.3108 2.31 70 2.3170 2.3170 2.3346 2.3462 2.3462 2.3462 2.3346 2.323 1 2.3291 2.3201 2.3350 2.3230 2.3238 2.3236 2.3236 2.3238
Page 1
No. 45 46 47 48
lambda ( uni ) 0.7457 0.7537 0.7586 0.7623
E = hv
llideks
( eV)
Bias(n)
1.6562 1.6452
2.3236 2.3236 2.3236 2.3236
1.6346 1.6267
alp x tiv
0.0155 0.0154 0.0153 0.0152
(1iujA3/2 (alprhJ)"2 2.1314 2.1103 2.0898 2.0746
0.0002 0.0002 0.0002 0.0002
Page 2 "AILfK "!/A?
.)7 1 .
alpha 0.0094 0.0094 0.0094 0.0034
Lampiran 8.3 Hasil perhi\ungan lndeks Blas dan koeflsienabsorpsl unluk CdS 3!200
No. Lambda ( urn )
alp x hv ( hv )"3/2 (alpx hvp2 alpha Bias (n) 0.5180 2.3892 0.0000. 6.2390 3.6830 38.9254 0.5238 i2.3669 0.0000 4.5776 3.6413 20.9546 0.52SS 2.3449 0.0000 3.5301 3.5908 12.4618 0.5340 2.3221 6.8075 0.0000 2.6092 3.5385 0.5339 2.3010 . 0.0000 1.91 13 3.4904 3.0532 0.5438 2.2803 0.0000 1.5275 3.4433 2.3332 0.5490 2.2587 0.0000 1.2484 3.3945 1.5611 0.5530 2.2387 0.0000 1.0887 3.3495 1 .I853 0.9875 3.3056 0.9753 0.5583 2.2190 0.0000 0.5640 2.1986 0.0000 .0.8622 3.2600 0.7435 0.5689 2.1788 '0.0000 0.8004 3.2179 0:6551 0.5733 2.1610 0.0000 311768 0.5733 0.7605 0.4709 0.5780 2.14 16 0.0000 0.8382 3.134 1 0.5539 ,2.1237 0.0000 0.6167 3.0947 0.3803 0.5388 2.1060 0.5906 3.0562 0.3489 0.0000 0.5940 2.0875 0.0000 0.5049 3.0161 0.3191 0.5989 . 2.0705 . 0.0000 0.5202 2.9782 0.2706 0.6038 2.0537 0.0000 .. 0.5028 .2.9430 0.2528 0.0090 2.0301 0.0000 0.4918 2.8054 0.2418 0.6139 2.0199 0.0000 , 0.4083 2.8707 0.2193 0.6183 2.0039 0.0000 2.8367 0.2036 0.4507 0.6240 1.8872 0.0000 0.4404 . . 2.8013 0.2020 0.6289 1.9717 0.0000 0.4317 2.7686 0.1864 0.6338 1.9565 0.0000 0.4160 2.7368 0.1731 0.6390 1.8405 0.0000 0.4055 .2.7032 0.1644 0.6439 1.9258 0.0000 0.3086 2.6724 0.1589 0.6453 1.91 12 0.0000 0.3845 2.6422 0.147E 0.6540 1.8960 2.3595 0.0580 2.6103, 0.0034 . 0.6539 1.3319 2.3494 0.0546 2.53 17 0.0030 0.6633 1 .a630 2.3506 0.0512 2.5532 0.0026 0.6690 1 .a535 2.3478 0.0452 2.5234 0.0020 0.0380 2.4960 0.0015 0.6739 1.8400 2.3492 0.6788 1.8268 . 2.3496 0.0360 2.4690 0.0013 0.6340' 1.8129 2.3478 0.0328 2.4400 0.0011 0.6589 0.0009 1.8000 2.3467 0.0297 2.4149 0.6933 1.7873 0.0282 2.3304 ' 0.0008 2.3444 0.6990 1.7740 2.3423 0.0265 2.3027 0.0007 0.7030 1.7616 . 2.3397 0.0263 2.3381 0.0007 0.7023 1.7494 2.3353 0.0233 2,3139. 0.0005 0.0231 2.2887 0.0005 0.7140 1.7367 . 2.3353 0.7139 1.7248 2.3338 0.0205 2.2653 0.0004 0.7233 1.7132 2.3325 0.0204 2.2424 0.0004 0.7200 1.7010 2.3315 0.0004 0.0100 2.2184 0.7339 1.6880. 2.3307 0.0174 2.1962 0.000.3
E = hv (cV)
Indcks
'
'
,
'
'
'
'
No. Lanibda
(urn)
lndeks
49 50
0.7590 0.7630
Bias (n) 2.3309 2.3303 2.3297 2.332 1 2.3280 2.3270
51
0.7633
2.3265
45 46 47 45
0.7332 0.7440 0.7433 0.7533
alp x hv
(hv) 31'2(alpxhv)"2
alpha
Lampiran B.4 Hasil Pcrhitungan lndeks Bias dan Koefisien Absorpsi untuk CdS 61222
No. Lambda (urn)
I 2 3 4
5 6 7 8 9 .I0 11 12 13 14 15 16 17 18 10 20 21 22 23 24, 25 26 27 23 29 30 31 32 33 34
35 36 37 38 39 40 41 42 43
.
0.5190 0.5234 0.5259 0.5340 0.5384 0.5439 0.5490 0.5534 0.5589 0.5640 0.5684 0.5739 0.5790 0.5834 0.5889 0.5940 0.5934 0.6039 0.6090 0.8134 0.6189 0.6240 0.6284 0.6339 0.6390 0.6434 0.6499 0.6540 0.6584 0.6638 0.6690 0.6734 0.6789 0.6840 0.6884 0.6939 0.6990 0.7034 0.7089 0.7140 0.7184 0.7239 0.7290
E=hu lndeks alp r hu (huIA3/2 ( a l p x h ~ ) ~alpha 2 (ev) Bias (n) 2.3892 0.0000 10.1617 3.6930 103.2593 2.3691 0.0000 7.9440 3.6465 63.1064 3.5303 35.6409 2.3445 0.0000 5.9700 2.3221 0.0000 4.3574 3.5355 23.5847 2.3031 0.0000 3.9697 3:4952 15.7583 2.2798 0.0000 3.3476 3.4423 11.2067 2.2587 0.0000 2.8337 3.3945 8.0299 2.2407 0.0000 2.4809 3.354 1 6.1 547 2.2186 0.0000 2.0652 3.3047 4.2651 2.1'926 0.0000 1.9006 3.2600 3.6124 2.1316 0.0000 1.6933 3.2222 2.8859 2.1607 0.0000 1.4894 3.1760 2.2134 2.1416 0.0000 1.3702 3.1341 1.8773 2.1255 0.0000 1.3078 3.0987 1.7105 2.1056 0.0000 1.2493 3.0554 1.5607 3.0161 1.4247 2.0875 0.0000 1.I936 0.0000 1.I402 2.9829 1.3000 2.0722 2.0533 0.0000 1.0950 2.9423 1.1889 2.0361 0.0000 1.0722 2.9054 1.I502 2.0215 0.0000 1.0431 2.3742 1.0935 2.8360 1.0528 2.0036 0.0000 1.0261 0.93gl 2.8013 0.9784 1.9872 0.0000 0.9777 2.7719 0.9560 1.9733 . 0.0000 1.9561 0.0000 0.9652 2.7359 0.8328 1.9405 0.0000 0.0537 2.7032 0.9096 1.9273 0.0000 0.8511 2.6755 O.QO45 1.9109 0.0000 0.8593 2.6416 0.9203 1.as60 3.41 18 0.4331 2.6103 0.1876 1.8234 3.4066 0.4320 2.5546 0.1266 1.8678 3.3942 0.4303 2.5526 0.1856 1.8535.' 3.3915 0.4291 2.5234 0.1841 011892 1.8414 3.3844 0.4349 2.4988 13285 3.3812 0.4343 2.4634 0.1836 1.8129 3.3716 0.4450 2.4409 0.1980 0.19SO 1.8013 3.3877 0.4450 2.4175 1.7870 3.3836 0.4447 2.3353 0.1973 3.3598 0.4444 2.3627 0.1975 1.7740 1.7620 3.3544 0.4474 2.3406 0.2002 1.7492 3.3480 0.4520 2.3134 0.2043 1,7367 3.3452 0.4519 2.2337 0.2042 1.7261 3.3420 0.4519 2.2677 0.2042 1.7129 3.3327 0.4571 2.2419 0.2080 1.7010 3.3288 0.4567 2.2154 0.2030 '
Page 1
No 44
45 46 47 48
Lambda (urn) 0.7334 0.7389 0.7440 0.7484 0.7539
E=hu lndeks alp x hu (hu)*3i2 (a!pxhu)V alpha (ev) Bias (n) 1.690s 3.3255 0.4555 2.1865 0.2075 1.6782 3.3222 0.4561 2.1740 0.2081 1.6667 3.3181 0.4586 2.1517 0.2103 1.6569 3.3155 0.4585 2.1327 0.2103 1.6445 3.3113 0.4607 2.1094 0.2123
Hasil Pcrhitungan lndeks Bias dan Koefisien Absorpsi untuk CdS 21250
E = hu (ev) 1 0.5137 ,2.4139 2 0.5190. 2.3892 3 0.5239 2.3669 4 0.5287 2.3454 5 0.5340 2.3221 6 0.5354 2.3010 7 0.5437 2.2807 8 0.5400 2.2587 9 0.5539 2.2387 10 0.5587 2.2194 11 0.5640 2.1886 12 0.5689 2.1786 13 0.5737 2.1014 14 0.5790 2.1416 15 0.5339 2.1237 16 0.5887 2.1063 . 17 0.5940 2.0875 IS 0.5929 2.0705 19 0.6037 2.0540 20 0.6090 2.0361 21 2.0189 0.6139 22 0.6187 2.0042 23 . 0.6246 1.9853 24 0.6289 1.8717 25 0.6337 1.8562 26 0.6390 1.9405 27 0.6439 1.8258 23 0.6487 1.9115 29 0.6540 1.3960 30 0.6589 1.8819 31 0.6637 1.8683 32 0.6690 1.8535 33 0.6738 1.8400 34 0.6787 1.8270 35 0.6840 1,8129 36 0.6889 1.8000 37 0.6837 1.7375 38 0.6980 1.7740 38 0.7039 1.7616 40 0.7087 1.7497 41 0.7140 1.7367 42 0.7188 1.7249 43 0.7237 1.7134 44 0.7290 1.7010 No.
Lambda
(urn)
'
lndeks . alp x hu ( h u ) W 2 Bias(n) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0 .oooo 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 3.4546 3.4488 3.4331 3.4205 3.4036 3.3972 3.3864 3.3652 3.3445 . 3.3384 3.3217 3.3095 3.3028 3.2803
'
3.2801 3.2740
Page 1
( a l p i h ~ ) ~ 2alpha
3 4 0 12 2.5233 1.9783 1.5526 1.3024 1.I474 1.0421 0.9296 0.2583 0.7779 0.7403 0.6625 0.6263 0.5795 0.5473 0.5093 0.4902 0.4672 0.446 1 0.4328 0.4187 0.4233 0.4253 0.4272 0.4222 0.4292 0.4328 0.4365 0.1805 0.1814 0.1 390 0.1922 0.1852 0.1970 0.1988 0.2023 0.2046 0.2061 0.2096 0.2128 0.2157 0.2193 0.2210 0.2227
'
.
No.
Lambda (un1)
E = hu
(ev)
alp r hu ( h u ) 9 3 / 2 (alpxhu)^2
alpha
Pernyataan Transmisi T untuk sistem seperti ditunjukkan gambar 2.3 adalah :
dimana :
A' = 16s(n2 - k2)
',a
111pir
nn D
Spektrunl bcsertn dntn IlnsU XRD untuk S sa~npelCdS
YtHK
LJH
ln
uull u
. -
*****xx*x***************************x*x****************xx*****x**x*xx*x~**** date & time operat o r
97-08-04
1 1 : A 2
tt R a w D a t a
: 89 : CdS 1-200 : 97-08-04
f i l e no. cornrnen t date & time
1ap.tipis
09:38
# Measurement C o n d i t i o n X-ray t u b e target vol tage current S1 i t s
: 1 : 1 : .60
divergence sl i t slit scatter receiving sl i t
\
Scanning s c a n mode scan speed sampl i n g p i t c h preset time f u l l scale
: :
: : :
(deg) deg)
<
(mm)
CONTI
4.000 0.108 1.0 0.2
(deglmin) (deg)
(sec) (kcps)
It D a t a P r o c e s s i k g C o n d i t i o n
: 7 : YES
smoothing .points background s u b t r a c t i o n K a 1- a 2 s e p a r a t i o n peak no.
1
2 3 4 5
28 (deg)
87.002 75.296 54.595 26.414 13.083
d
1.1190 1.2616 1.6796 3.3713 6.7613
.
: YES
1/11
FWHM (dee)
intensity
integrated (kcpsXdeg)
1 1 . '3 100 1
0.795 0.939 0.475 0.404 0.802
0.021 0.018 0.099 2.897 0.015
0.0337 0.0276 .O. 0568 1.1544 0.0208
-
i n t
-----------------------------------------------------------------------------
26
a n g l e
(deg)
PEAK DOTO OUTPUT ( DP-61 ) :*~*~*****x**~*x~*~*x*xxxx***~*xxxx**x~**x**x**********x****************~~***~ date
&
97-08-04
time
11:41
operator
tt
Raw Data
: 90 : C d S 2-200 : 97-08-04
-File no. comment dake
& time
1ap.tipis
10:55
1t M e a s u r e m e n t C o n d i t i o n X-ray
tube target vol tage current
Sl i t s d i v e r g e n c e s l it
slit sl i t
scatter receiving Scanning
: CONTI : 4.000 : 0.108 : 1.0 : 0.2
s c a n mode scan speed sampl i n g p i t c t i preset f u l l
#
time
scale
<deg/rnin) (deg) (sec)
(kcps)
Data P r o c e s s i n g Condi t i on smoothing p o i n t s background s u b t r a c t i o n
: :
K a l-a 2 separation
:
7 YES YES
peak peak no.
1 2 3 4
5 G
....................
- I
I
10
.....,..,
..,...,.,
t
(cn?)
,
.
.
,
.
.
,
intensity
integrated (kcpsXdeg)
0.026 0.037' 0.084 0.019 2.558 0.009
0.0225 0.0206 0.0460 0.0221 1.0548 0.0111
. , , , . , . , . I , . . , , . , . ,
.
(004)
30
4 0
50
,
,.,,.,.,, I . . . . , , . . ,
I
I
1
20
int
60
70
80
9
0
1O r
PERK D A T A OUTPUT
<
DP-61
)
********************************************************x*************x****** d a t e & t i me opera t o r
It
Raw Data f i l e no. c omme n t date & time
97-08-06
00: 13
:
91 : CdS 3-200 1 a p . t i p i s : 97-08-05 09:33
tt Measurement C o n d i t i o n X-ray t u b e target vol tage current
Sl i t s d i v e r g e n c e s l it scatter sl i t receiving sl i t Scanning s c a n mode s c a n speed sampl i n g p i t c h preset time f u l l scale
# D a t a P r o c e s s i n g Condi t i o n smoothing p o i n t s background s u b t r a c t i o n K a 1-a2 separation peak r10.
1 2 3 1
5 6
: CONTI : 4.000 : 0.108 : 1.0 : 0.1
(deg/min) (deg)
(sec) (kcps)
: 7 : YES
: YES FWHM (deg)
intensity ( kcps)
0.609 0.723 0.441 0.826 0.107 0.849
0.033 0.039 0.120 0.026 3.072 0.017
20
a n g l e
- - - - - - - - - -
integrated int ( kcpsXdeg)
0.0332 0.0430 0.0595 0.0391 1.2455 0.0198
(deg)
- - - - - - - -
:************~***************x****************xx***x*********xx****x*xxxx*xxx% P E n K D A T A OUTPUT (DP-61) :XX*X**X**X*XXXXX*XX*XXXXXXXXXXXX*X*XXXXx***********************************xx d a t e 8r t i m e opera t o r 1) Raw D a t a f i l e no. comment date & time
: 80 : CDS 6 - 2 2 2 : 97-11-03
1'397-11-
3
ll:1
11: 15
11 M e a s u r e m e n t C o n d i t i on X - r a y tclbe target vol tage current:
Sl i t s divergence scatter receiving
-- .
5 1 i t 51 i L s l i t
-.
Scanning s c a n mode scan speed sarnpl i n g p i t c h preset time .Ful 1 s c o l c I1 D a t a
peak no. 1
2
cl
CONTI 4 (deglmin) ,108 (deg) 1.0 (5) : 1.0 (kcpc,)
I/I,
tn> 1.6799 3.3754
(deg) (dcg) (mm)
: : : :
P r o c e * s s inf; Cond i t i on c,rnoothi n g p o i n t s hackground s u b t r a c k i on I< Q 1, n 2 c,epara t i o n 28 (dcgi 64.311 30.733
: 1 : 1 : .G
2 100
: 7 : YES : YES FWHM (deg) 0 . G47 0.114
intcnsity integrated ink (kcps) (kcps-dc~) 0.018 0.0331 1.7~2 0.7341
f i l e
-
No.
[ 97-11-03
X - r a y :
Co
80 11:15
30
1.;
1
ky f (
K
~
X
*
X
*
X
X
X
X
X
X
u n ~ nOUTPUT
X
X
X
X
X
~
X
~
X
X
X
X
~
X
X
X
X
~
X
X
X
~
~
~
~
~
~
~
~
x ~ * * ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ x ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ x x x x ~ x ~ x ~ ~ ~ ~ ~ x ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ x x x x x ~ x x x x x PERK
date & time operat o r II R a w D a t a - f i l e no. c omme n t date & time
: 81 : CDS 2-250 : 97-11-03
1997-11-
3
11 :At;
11:37
41 M e a s u r e m e n t C o n d i t i o n X - r a y -Lube
target vol taee current
Sl i t s
: 1 : 1 : .6
divergence s l i t slit scatter 51 it receiving Scanning scan mode scan speed sampl i n g p i t c h preset time f u l l scale
: : : : :
it D a t a P r o c e s s i n g C o n d i t i o n smoothing p o i n t s t~acl~(;roclr~ z.ul>tr.act d io r 1 K a 1, a 2 s e p a r a t i o n
2 8
peak
d (A)
(deg)
no.
1
30.671
1/11
100
(deg) (mm)
CONTI I <deg/min)
.I08 1.0 1.0
(deg)
<5 )
: 7 : YES
: YES
FWHM (deg)
3.3817
(deg)
intensity (kcps)
i n t e g r a t e d i nt (kcl~s-dc!:)
0.402
0.117
t
yrl.7
Cl
0.1703
1 ( 0'02)
8
-
--
-
. 6--.
-
--
-.- - -,- - -
~
---I
20
-
--
-
.
T ,
" '" " ' I ' " " " 50 60 70 30 40
20
a n g l e
(deg)
80